董继明 詹宇 / 国网浙江省电力公司绍兴供电公司

多用途便携式组合接地线装置

董继明 詹宇 / 国网浙江省电力公司绍兴供电公司

针对配网抢修携带接地线数量多、质量大，以及接地线无完善防小电流保护等问题，利用短路线汇流和单片机编程，研制出一套多用途便携式组合接地线装置，经过专业部门鉴定和现场试用，该接地线装置能广泛应用于低压和中压接地，并有防小电流声光报警功能，解决了抢修人员的需求，提高了工作效率，减少了工器具准备和作业时间，提高了配网可靠性，并取得了一定的经济效益。

接地线；组合式；防小电流保护

0 引言

在配电网抢修和故障处理时，绝大部分为停电作业，必须装设接地线。《国家电网公司电力安全工作规程（配电部分）》中4.4.1条明确规定，“当验明确已无电压后，应立即将检修的高压配电线路和设备接地并三相短路，工作地段各端和工作地段内有可能反送电的各分支线都应接地。”[1]因为电力线路制式和电压等级、系统容量不同，接地点和位置等实际情况，在现场情况未知时，抢修人员需要配备多套不同的接地线，来应对可能面对的各种形式、规格不一的线路，从而保证人身、电网和设备安全，特别在进行紧急抢险时，现场踏勘现场操作，必须带齐所有接地线，否则因不符合要求而延误抢修会导致用户停电时间延长，将造成更多的停电损失。又因为抢修车后备箱需要配备各种安全工器具和开关、跌落等材料，后备箱空间有限。所以，抢修人员在接地线携带的数量和质量上负担较大，有减少接地线数量和质量的需求。

当前的接地线还有一点不足，即无完善的防小电流安全措施。《国家电网公司电力安全工作规程（配电部分）》中4.4.13条明确规定，“成套接地线应用有透明护套的多股软铜线和专用线夹组成，接地线截面积应满足装设地点短路电流的要求，且高压接地线的截面积不得小于25 mm2，低压接地线和个人保安线的截面积不得小于16 mm2”[1]。其中透明护套是为了在一定范围内解决装设接地线后的小电流问题，但仍未完全解决小电流安全隐患，故装设接地线后作业人员还有提高安全防护的需求。

为解决以上抢修人员针对接地线的需求，有必要研制一种能将多种类型接地线整合，既能满足各种线路类型和电压等级要求，又能减轻抢修人员携带负担，还有防小电流保护功能的配网现场用的多用途便携式组合接地线。

1 原有接地线的问题

1.1 数量多，质量大

在某辖区内配网作业中，常用接地线见表1所示。

表1 配网抢修常用接地线

从表1中可以看出，目前配网作业中常用的接地线共7种，组件48个，总质量达40.6 kg，在数量和质量上对抢修人员确有较大压力。

为进一步了解目前抢修作业的安全工器具配备情况，对绍兴市配电运检工区、柯桥分中心（站）、上虞市供电公司、诸暨市供电公司的抢修班日常配备情况进行了调查统计，结果见表2。

表2 其他单位配网抢修常用接地线调查

从表2可以看出，四个地区的常用接地线都达到了6至7套，抢修人员也有减少或减轻接地线携带的强烈需求。

1.2 无完善的防小电流保护

1.2.1 生产原因

经过验电，线路确无电压后，才会装设接地线。在装设接地线的情况下接地短路线产生小电流的原因有：

（1）线路有残压；

（2）附近带电线路感应电；

（3）大地感应电。

1.2.2 产生危害

根据人体通过电流大小及生理反应的不同，将作用于人体的电流划分为三级，感知电流、摆脱电流和室颤电流，电流大小详见表3[2]。

摆脱电流指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。当触电电流略大于摆脱电流时，人体中枢神经麻痹及呼吸停止时，如能立即切断电源，即可恢复呼吸并无不良影响。但人体摆脱电流的能力随着触电时间延长而减弱，如果不能及时摆脱，后果非常严重。

按照《国外人身安全电流专辑》[3]，摆脱电流值定为10 mA，对特殊作业规定为6 mA。

表3 触电对人体伤害程度与电流大小的关系

1.2.3 保护方法

接地线功能是给线路接地，释放多余电流，没有主动切断线路的功能，因此要做防小电流保护，需要依靠现场信息的采集报警告知作业人员。

目前配网已经多种接地线在线监测系统，但主要是监控接地线的挂接状态信息采集。文献[4]通过注入三相对称电压进行检测，可判断线路是否装设接地线。文献[5]将装置附着在绝缘杆上，通过超声波测距和摄像头采集现场作业图像给出状态。变电站接地线在线监测系统较为全面[6]，将电子身份牌和接地装置连接，再利用接地线柜底部的位控开关，准确得知接地线的状态和位置。

本文需要采集接地引下线上流过的电流，只要采集流过接地钎处的电流，一旦电流超过摆脱电流，发出报警信号。

2 新接地线装置

2.1 接地线功能

2.1.1 接地线各部分

目前所用接地线一般可分解为接地引下线、短路线、接线夹、绝缘操作杆、临时接地体和接地座六个部分。其中对接地线和短路线合起来讨论。

（1）接地线和短路线：配网中，常用的接地线和短路线截面均为25 mm2，故在截面上可以统一。不同电压等级的接地线和短路线长度要求不一，详见表4。可以发现：接地线长度因为和杆子高度有关，电压等级越高杆子越高，长度可定为35 kV的20 m；短路线长度因为与导线水平距离有关，也是电压等级越高距离越大，长度主要是0.4 kV和其他电压等级之间相差较大，所以在分析常用接地线后，可有所组合合并。为了满足表1中所列情况，最基本仅需3根1.5 m、3根1.2 m的短路线即可。

表4 常用接地线和短路线尺寸

（2）接线夹：接线夹选用可脱卸式线夹，故不再展开讨论，本文选用鸭嘴式线夹，若个别单位有特定的要求，可选用特定的线夹，再连接到短路线即可。

（3）绝缘操作杆：绝缘操作杆根据电压等级的不同，在绝缘部分和握手部分有不同的要求，详见表5。为了适用于0.4 ～35 kV的情况，选择20 kV和35 kV的规格，即绝缘部分为900 mm，握手部分为600 mm。由抢修人员试用该操作杆在0.4 kV和10 kV线路上挂接线夹，并不造成操作不便。

表5 绝缘操作杆尺寸

（4）临时接地体：临时接地体外观各异，但均采用冷拉圆钢制成，基本结构为T字形，也可统一。

（5）接地座：接地座采用合金铝紧密压铸而成，采用螺栓固定，与临时接地体配合使用。

2.1.2 短路线处多根组合

主体设计方案包括“短路线”和“汇流夹”的形状、机械联结、操作方式、材料等。初步设计图见图1。

汇流位置选择在短路线处，组合方式选择多根组合。组件包括：

（1）三相短路线（1.5 m）；

（2）两相短路线；

（3）单相短路线；

（4）四接口活动汇流夹；

（5）接地引下线；

（6）绝缘操作杆；

（7）临时接地体；

（8）接地座。

其中短路线、接地线和汇流夹示意图如图2所示。

图1 初步设计图

图2 短路线、接地线和汇流夹示意图

组装步骤见表6所示。

因为短路线和汇流夹集中，与接线夹分离，因此汇流夹处电流未超载，发热不严重。且机械强度也符合要求。

表6 组装步骤

2.1.3 短路线组合改进

在满足基本要求的前提下，为了有较多的备用组合，增加现场使用的可靠性，最终确定单相1根，两相1根和三相2根（分别为1.2 m和1.5 m）的短路线，最终实现三相、四相、五相和六相4种方式，2种备用方式和4种扩展方式，详见图3。

图3 短路线组合方式

2.1.4 汇流夹

汇流夹包括活动汇流夹、防松旋钮、压紧旋钮、线鼻、接线夹，隔板两侧各设置两个线鼻，汇流夹其中一端的两个线鼻与各自的三个接线夹连接，汇流夹剖面示意图，如图4所示。

图4 汇流夹剖面图

使用时，线鼻插入活动汇流夹中，旋转压紧旋钮，使电线头插入线鼻孔中，再旋紧防松旋钮，完成汇流装配。不需要汇流时，只要旋松防松旋钮和压紧旋钮，拔出线鼻即可。

2.2 防小电流保护功能

小电流保护以声光报警的形式表现，其处理器本质是电流（电压）监测器，当监测到电流超标时，发生报警，提醒周围人员接地线有电。在研究小电流保护报警功能时，选用单片机作为处理器模块，ICL7665ACSA作为芯片。

采用CMOS电路，装置电源采用CR2032锂电池，并加入了全回路自检功能。芯片的工作电路图见图5，焊接图见图6。整机尺寸（宽×长×厚）45×55×22 mm3。为了检查单片机的整体工作性能，进行10次模拟试验，测试结果输出信号正确率为100%。

图5 工作电路图

图6 焊接图

小电流保护报警装置安装在接地接地钎下方位置，为了便于拆卸，设计了可更换的卡式基座。其中卡式基座适合直径16 mm的接地钎，并且装置的位置可以根据实际现场情况任意调节。卡式基座设计，如图7所示。

图7 卡式基座实物图

2.3 整体组装样件

设计成型的整套多用途便携式组合接地线实物图见图8，汇流夹实物放大图见图9，报警装置实物图见图10。

图8 主体实物图

图9 汇流夹实物图

图10 小电流保护报警装置实物图

该样品整体组装后经过苏州电器科学研究院股份有限公司检测，所测项目符合DL/T879-2004《带电作业用便携式接地和接地短路装置》[7]标准规定要求。

3 应用效果

通过现场使用，该接地线装置质量合格，能广泛应用于配网抢修和检修工作，且当接地引下线存在小电流时，安装于接地钎上的声光报警装置发出声光报警信号，提醒周边作业人员停止作业，以免发生触电事故，提高人身安全保障。

3.1 配备对照

表7是目前抢修常用接地工具配备对照清单，工器具配备减少了4 300元/套，可以说明研制的多用途便携式组合接地线装置在使用前后的实际效益非常明显的。

表7 配备对照清单

3.2 直接效果

通过在袍江抢修班、运检一班和江滨供电所分别进行的现场应急处置对比试验，其功能实现效果较好，小电流保护功能显著，提高了安全保障；另外，多用途便携式组合接地线装置从7套工器具简化成1套工器具，48个组件减少到10个组件，质量从40.6 kg减少到7.2 2 kg，并可基本实现4种组合方式，最多实现10种组合方式，从数量、质量上大大减少了作业人员的负担。

3.3 间接效果

（1）节省操作时间。根据抢修班、运检一班和江滨供电所的试验和统计，作业安措落实时间由原来的20 min减少至12 min（主要节省在工器具准备和外观检查时间上），详见表8。

表8 作业时间

（2）提高安全性。声光报警装置配套使用，可以实时反映接地线处的穿过电流情况，一旦有可能影响人身安全的电流，有声光报警，对保护作业人员人身安全有很大的现实意义。

（3）提高可靠性和经济性。一方面，节省器具配置费用，每套设备可节省4 300元，按每班4套，每单位5个生产班组计算，年度安全措施计划可节省成本8.6万元。另一方面，每起抢修作业准备时间缩短8 min，按每年1183次抢修和1677次配电检修作业（2014年和2015年统计数据得到），全年可缩短停电时间381.3 h，多送电量139.49×104kW·h-1，按目前浙江省的第一阶梯峰时电费0.568元/ kW·h-1，全年共可减少电费损失79.23万元。

4 结语

本文从抢修工作工器具携带需求入手，分析当前接地线存在的问题，并提出解决方案，通过有效实施和效果检查，最终实现了目标。研制的多用途便携式组合接地线装置能有效实现低压和中压多种线路类型的接地功能，且有防小电流保护报警功能，大大减轻了抢修人员在工器具携带上的数量和质量负担，提高了工作效率，增强了个人保护，还提高了配网供电可靠性和经济性，创造了社会价值和经济价值。

但该接地线尚无定位功能，接下来将结合“互联网+”技术，研究带定位功能、可实时反馈现场信息的多用途接地线。

[1]国家电网公司.电力安全工作规程（配电部分）（试行）[M].北京：中国电力出版社，2014.

[2]国家电网公司.电力安全生产及防护[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]中国科学技术情报研究所重庆分所.国外人身安全电流专辑[M].重庆：科学技术文献出版社重庆分社，1980.

[4]程乐峰，余涛. 基于三相对称电压注入法的配电网接地线检测技术[J]. 电力自动化设备，2017，37（3）：19-25.

[5]刘家军，缪俊，姚李孝，等. 电力检修作业挂接地线可视化监测装置[J]. 电力自动化设备，2010，30（7）：134-140.

[6]王海欧，林凌. 变电站接地线在线监测系统的研究与开发[J]. 浙江电力，2015，（6）：24-27.

[7]全国带电作业标准化技术委员会.DL/T 879-2004 带电作业用便携式接地和接地短路装置[S].北京：中国标准出版社，2004.

Development of multi-purpose portable combined-type ground wire

Dong Jiming，Zhan Yü
（State Grid Shaoxing Power Company）

According to the defect of distribution network ground wire such as large number and heavy weight, and short of small current protection, used short-circuit wire junction and microcontroller programming, developed a set of multi-purpose portable combined-type ground wire, can be widely used in low voltage and medium voltage grounding, with a sound and light alarm to small current, meet the requirements of emergency workers, improve the efficiency, reduce the instruments preparation and operation time, improve the distribution network reliability, and obtain a certain economic benefits.

ground wire; combined-type; small current protection