新型高压线路电压互感器接地装置的研制

新型高压线路电压互感器接地装置的研制

陈传话 ,熊昌

广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州，516001

摘要：变电站内工作内容为线路电压互感器停电工作时，需要在线路侧装设接地线，通常选择在线路电压互感器接头处装设接地线，现行方式下装拆接地线均较困难。本文采用反求设计的机械设计方法，设计了一种新型变电站线路电压互感器接线板，具有4个优点：1、使得装拆接地线更省力；2、减小登高作业风险；3、减小操作棒歪斜或线夹脱落砸伤人员或设备的风险；4、避免短时失去接地保护。该新型高压线路电压互感器接地装置有效保障了作业人员的安全，提高工作效率。

0 引言

线路电压互感器（TYD）可将一次高压转变为较小的二次电压，为保护、测量和控制等装置提供一次电压信息，TYD现场图如图1所示。TYD故障时，将严重影响线路的正常运行[1], [2]，需要对其所在线路进行停电，开展TYD维修、试验等工作。运行人员必须在TYD引下线装设接地线，以满足维修人员工作时的安全措施。涉及到高压试验工作时，还需要临时拆除接地线，线路短时失去接地，作业人员将暴露于潜在危险当中。据调查，目前安装接地线，大多是运行人员使用绝缘操作棒前端的线夹直接挂在引线上，拧紧线夹，接地线与线夹相连接，使设备接地。接地线的质量较大，且线路TYD引线所在位置比较高，这对变电运行人员装拆接地线是一个严峻的考验。通过设计改良，本文提出的新型高压线路电压互感器接地装置可以有效减小运行人员的工作难度，提高工作安全系数。

图1 变电站线路TYD

1 改进思路

根据TYD引线空间位置的变化，可将TYD引线的进线方式分成垂直型、弧度型和水平型三种进线方式，如图2所示。三种类型的进线方式影响着运行人员装拆接地线的难度，具体分析如下：

1）在水平型TYD进线方式下，接地棒与TYD本体的夹角θ= 0，运行人员手上的托举力与接地棒在同一直线上，较为省劲；

2）在弧度型TYD进线方式下，0< θ <90°，接地棒和接地线两者的重心位置偏离运行人员手心，且操作高度增加，加大了运行人员的工作难度；

3）在垂直型TYD进线方式下，θ= 90°，接地棒和接地线两者的重心位置偏离运行人员手心最远，操作高度最高，严重考验运行人员的手劲，该进线方式的工作难度是三种进线方式中最大的。

图2 TYD引线的进线方式

综上，使用相同长度接地棒装拆接地，随着引线与线路TYD的夹角θ的增大，运行人员工作地点的高度随之增加，加大了登高作业风险，同时接地线也拉长了，根据力学原理，操作接地线时的重量随之增加了。类似于打桩，越到后面，打桩收到的摩擦力接触面越大，桩需要的打击力越大[3], [4]。故在以上三种TYD进线方式中，水平型需要的高度最低，且接地棒和接地线两者的重心方向与运行人员托举力方向重叠，这种情况下，运行人员装拆接地线的难度最低。

2 设计方案

秉着提高工作效率、保障安全生产的目标，本文采用反求设计法[5]，设计了新型变电站线路电压互感器接线板，如图3所示。右侧窄管头便于接地线导体端卡扣使用，左侧宽导线排可以连接线路电压互感器和线路侧出线线路。

图3 新型变电站线路电压互感器接线板

采用该新型接地线夹后，线路与电压互感器连接方式如图4所示。当需装设接地线时，将接地线导体端接头接于新型线夹的窄管头处。该窄管头刚好与接地线绝缘操作棒的钩状线夹相贴合，运行人员布置安全措施时，绝缘操作棒的线夹挂在窄管头上，既能省力，又能方便运行人员拧紧线夹。

左侧宽导线排用于连接线路电压互感器和线路侧出线线路使用，接线方式如图4所示。当高压试验班进行线路电压互感器试验时，需要运行人员拆卸接地线，会出现短时失去接地线的情况，不利于保障安全。采用本文中的新型线路电压互感器接地装置后，通过拆卸最左侧导电板，可实现TYD本体与接地线分离，同时线路侧仍然保持接地状态，最大程度保障作业人员的安全。

图4 线路与电压互感器连接方式示意图

3 实际应用

根据设计方案，本文采用变电站常用的导电材料，设计加工新型TYD接地装置并应用与实际生产中，具体应用如图5所示。

图5 新型TYD接地装置的应用

为了检验新型TYD接地装置提升的工作效率，本文将6人均分成3个工作小组，分别在新型TYD接地装置应用前后的TYD线路出线侧进行装、拆接电线两项工作，并计时，记录在表1中。

表1 新型TYD接地装置应用情况

如表1，未应用新型TYD接地装置时，第1组人员因为较其他组瘦弱，在第一次操作失败后，借助了绝缘梯辅助，操作耗时较久，其他组操作耗时相差不大。应用新型TYD接地装置后，第1组人员装拆接地线虽然有点耗时，但仍能成功做好接地工作。

根据表1数据和分析，新型TYD接地装置的应用给现场工作带来了极大便利，便于接地工作的开展，减轻了运行人员的身体压力，提升了工作效率。

4 结论

根据变电站运行人员和检修维护人员的工作现状，本文设计了一款新型TYD接地装置，通过应用对比发现，该装置具有以下优点：

1）该装置的应用使得装拆接地线所需要的高度最低，有效减小高空作业风险，减小操作时操作棒歪斜或线夹脱落砸伤人员或设备的风险；

2）在TYD接线板上延伸一段金属圆柱导体作为固定的接地线挂接点，方便拧动地线操作棒；

3）装拆接地线的托举过程中，操作人用力方向与操作棒的受力方向在同一方向上，减轻了运行人员的工作压力；

4）装拆接地线时，该装置的应用能够有效避免高压试验班组工作室短时失去接地保护，保障作业人员的安全，减少作业时间，提高作业人员的工作效率。

该新型TYD接地装置可在户外线路TYD、避雷器等接线板处推广使用，极大地减小了运行人员的作业难度，提高了作业安全性和效率。

参考文献

[1] 孙平原, 熊健, 吴群. 线路电压互感器故障对系统造成的危害[J]. 江西电力, 2007, 31(3):2.

[2] 黄鑫. 110kV线路电压互感器二次电压异常的分析与处理[J]. 电工技术, 2017(10):4.

[3] 陆红, 王雪刚, 金文龙,等. 碰撞力学原理在动力打桩过程分析中的应用[J]. 中国港湾建设, 2019, 39(1):5.

[4] 刘建林. 讲授力学原理统一性——以弹簧振子为例[J]. 物理与工程, 2020, 30(4):5.

[5] 刘梦嫄. 现代机械设计方法研究及其创新[J]. 百科论坛电子杂志,2019(12):773-774.

作者简介

陈传话，男，广东佛冈，广东电网有限责任公司惠州供电局，高级技师，从事变电运行工作。

熊昌，男，江西宜春，硕士学位，广东电网有限责任公司惠州供电局，工程师助理，从事变电运行工作。