江伯顺

摘要：通过对目前变电运行倒闸操作中，停电检修工作接地线的观察分析，针对由于设备引线结构差异造成接地线难易的问题，设计出接地线专用的装设点，供接地线所用。利用这专用的装设点，使得接地线不再受限于设备引线的结构，从而使操作人简单、方便、安全地完成接地线操作，缩短操作时间，降低操作风险。特别的对于接地线这种高强度的体力劳动活，缩短操作时间显得尤为必要。

关键词：倒闸操作 接地线 装设点

Abstract: Based on the substation switching operation, maintenance work ground observation analysis, due to the device lead structure differences caused by grounding difficult problem, design a grounding wire for attachment points, for ground use. Using this special attachment points, the ground is not restricted to equipment wire structure, so as to make the operation simple, convenient, safe and complete ground operation, shorten operation time, reduce operation risk. Special for grounding the high intensity of physical labor, shorten operation time is very necessary.

Key words: Switching operation Ground wire Attachment points

中图分类号：V242.3   文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1研制背景

地线是将已停电设备临时接地短路用的一种安全工用具。接地线其作用是对高压设备进行停电检修或进行其他工作时，防止设备突然来电和邻近高压带电设备产生感应电压对人体的危害，同时泄放断电设备的剩余电荷，是变电倒闸操作中的重要安全技术保障。目前对于35kV及35kV以上电压等级的室外设备，地线一般挂接在引线上。由于设备引线形状各异，造成运行人员在接地线时，情况难以统一，特别是对于某些形状的引线，接地线耗时尤为长。同时需要攀登高梯子，高空作业并且没有地方系安全带，存在严重的安全风险。为了保证安全，缩短接地线耗时，降低作业风险，必须设计出接地线专用的挂接点，供地线挂接，从而简单、方便、安全地完成挂接地线，缩短停电时间，提高工作效率。

2引线与接地线现状分析

现状一：引线类型

根据引线与地所成的角度，对引线类型进行分类，分为三种类型，

a、水平型引线：引线与地面基本平行，0°～10°间；

b、垂直型引线：引线与地面基本垂直，80°～90°间；

c、弧度型引线：引线有一定的弧度，10°～80°间；

根据现场统计，目前变电站设备引线，水平型、垂直型、弧度型引线的比例约为3:3:4。

由于设备是三相的，存在某个设备引线同时有水平、弧度、垂直型三种或者其中两种形式。在实际工作中，定义：1、只要有一相引线是垂直型的，称改设备为垂直型；2、同时三相引线为水平型的，称改设备为水平型；3、其他设备，归为弧度型。

查阅某220kV变电站2011年倒闸操作资料，统计每个接地线任务的操作耗时，得出“2011年接地线操作耗时统计表”，如表1所示：

表1:2011年接接地线操作耗时统计表

从表2，清楚看出垂直型设备接地线耗时最长，远远多于水平型和弧度型的。

现状二：接地线耗时分析

接地线主要是依靠接地棒前端的挂钩夹在引线上，地线通过挂钩使得设备接地。只有当挂钩与引线切线垂直时，并且压紧引线才能算是完成接地线操作。依据这要求，画出三种类型引线挂接地线时的示意图，如图1所示：

图1:接地线示意图

图1中，定义接地棒与中垂线的夹角为挂接角θ，挂接角范围在0°～90°间。

从图1挂接角θ的大小和“2011年接地线操作耗时统计表”数据综合比较，可以得出结论：θ为0°时操作耗时最短，θ为90°时操作耗时最长。也就是说挂接角角度越大，挂接地线越难，耗时越长，所需的人力越多。将接地线操作建立数学模型：

图2：接地线数学模型

①、接地棒长度固定、人的身高固定，那么随着挂接角的增大，操作人的位置随之升高，那么所需要的登高梯子需要增长，搬运、移动和稳固需要更多的人力和时间去完成。依据数学模型列出所需梯子高度h:

h、H、p、L为固定值，θ范围在0°～90°间，cos函数在此区间为递减函数，则h值随θ增大而增大。

②、接地棒的重心在棒的另一头，与操作人手握棒的支点形成了一个力矩，随着挂接角的增大，作用在操作人的反作用力矩就越大，从而增加操作人的出力。依据数学模型画出受力图：

图3：接地棒受力分析图

根据“杠杆原理”：作用在杠杆上的两个力的大小跟它们的力臂成反比。

接地棒要保持静止或者上升时，操作人的出力g的分量。选择静止的时候进行分析，即：

根据合力与分力的关系、勾股定理我们可以得出：

和

代入数值，得操作人出力g：

θ范围在0°～90°间，函数为递增函数，则g值随θ值增大而增大。

③、登高梯为非刚性材料，操作人爬的越高，整个梯子的重心就越不稳，同时挂接地线时需要双手操作，操作人难于保持身体平衡。

从数学模型分析，得出以上三点原因，造成挂接角大而操作困难。

3 接地线装设点位置选取和结构设计

基于上述分析，若要操作人员缩短接地线挂接时间，必须减少挂接角角度大的问题，特别是对于垂直型引线。挂接角90°引线接地线平均耗时比挂接角0°引线接地线平均耗时多10分钟，两倍于挂接角0°引线接地线平均耗时。

减少挂接角角度主要有两种思路：

一是改造现有的接地线夹，使其能自动调节角度，以适应各种类型的引线；

二是改变引线结构，把引线都改造成水平型接线。

但这两种思路都存在，改造麻烦，成本高的问题。

通过对引线与引线间的连接观察和分析，特别是“人”字型引线的连接方式。仿照“人”字引线的连接方法，在引线中加装一个固定的装设点——一段金属连杆，作为接地线的挂接位置，就可以减少挂接角角度。

图4：金属连杆安装示意图

金属连杆固定在引线上，可以随意变动角度。加装金属连杆后，接地线当中原来的地线与引线相连接，变成了地线与金属连杆相连接。那么变动金属连杆的角度，就可以改变挂接角的大小。

由操作人出力公式：

和所需梯子高度公式：

其中θ范围在0°～90°间，得出结论，当时θ=0°时，操作人出力最小，最小值g=G；所需梯子最短，h=H-p-L。