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一种新型验电式绝缘操作杆

2020-11-30卢济周朱勋参范志白秦攀邓剑凌

中国电气工程学报 2020年17期
关键词:玻璃钢

卢济周 朱勋参 范志白 秦攀 邓剑凌

摘要:常规绝缘操作杆与高压验电器都是专业用于电力系统内的带电作业,带电检修以及带电维护作业的独立器具。而新型验电式绝缘操作杆则是将两者相结合而形成的新型工具,是具验电功能与绝缘操作功能为一体的新型工具,整合功能,减少种类,携带方便。

关键词:验电式绝缘操作杆;绝缘操作杆;高压验电器;玻璃钢

引言:

目前,绝缘操作杆多采用的是环氧玻璃丝管,俗称玻璃钢管,其绝缘性能优良,机械强度高,故应用广泛。同时其功能也比较单一,绝缘操作杆只能进行分合闸操作,不能检测线路是否带电,在故障情况下存在一定人身安全隐患。为了检验线路上是否带电,通常采用高压验电器,通过检测流过验电器的对地杂散电容中的电流,检验设备、线路是否带电。因其强度问题只能作为验电器使用,不能充当绝缘操作杆使用。每次作业时都必须携带绝缘操作杆和高压验电器两套设备,占用空间,且在使用中费时费力,同时也存在混用误操作的风险。本文介绍一种带有验电功能的新型绝缘操作杆,能有效提高工作效率、携带方便、更加安全可靠。

1、产品简介:

绝缘操作杆,目前国内外所采用的材料大多为环氧树脂与玻璃纤维相结合的产物,俗称“玻璃钢”。按其成形工艺的不同有采用玻璃丝布管制成、玻璃纤维缠绕真空浇注和玻璃纤维拉制等多种成形方式。

高压验电器大多采用通过检测流过验电器的对地杂散电容中的电流,检验设备、线路是否带电的原理。按其表现形式不同分为发光型高压验电器、声光型高压验电器和数字显示等几种形式。但大都有一个共同点是高压验电器的外壳机械强度较差,不能负重。

虽然绝缘操作杆和高压验电器作为独立的工具,技术比较成熟,但目前国内外还没有发现将二者相结合的产物。因此,本项目产品问世将填补此项空白,市场应用广泛,发展潜力巨大。

2、新型验电式绝缘操作杆的结构组成

新型验电式绝缘操作杆主要由金属操作工作头、验电器和绝缘杆三大部分组成,如图所示。金属操作工作头通过螺纹与验电器绝缘外壳上部相连,验电器绝缘外壳下部螺纹通过金属螺纹联接套与绝缘操作杆上端相连接形成带有“验电”功能的新型绝缘操作杆。

其中验电器带有夜间操作照明灯、充电器插孔、夜间操作照明灯开关、蜂鸣器、验电指示灯、试验按钮等几部分。

2.1绝缘杆:

采用无碱无捻粗纱的玻璃纤维与双酚A型环氧树脂浸渍相结合的工艺,通过专用模具设备,采用抽拉的方式,制成绝缘杆。分节处采用螺旋接口,最长可做到10米,可分节装袋携带方便。

采用伸缩式高压绝缘杆3节伸缩设计,一般最长做到6米,重量轻,体积小,易携带,使用方便,可根据使用空间伸缩定位到任意长度,有效地克服了接口式绝缘杆因长度固定而使用不便的缺点。游刃式高压绝缘杆接口出采用游刃设计,旋紧后不会倒转。

2.2验电器的绝缘壳:

采用无碱无捻粗纱的玻璃纤维与双酚A型环氧树脂浸渍相结合的缠绕工艺,固化成形后再进行车削加工,最终形成所需的绝缘壳,高压验电器电路外壳采用全封锁结构,要求具有足夠的机械强度,满足开合闸要求。

2.3验电器:

声光报警高压验电器:声光报警高压验电器工作电压为 4-5V ,由电池供电,电路静态电流一般为10μA ,验电时验电器外壳上的一只红色发光二极管会按一定的频率闪烁发光,外壳上的蜂鸣器也同时按一定的频率发出报警声,电路的工作电流为22mA 。

2.4验电:

当已知物体带电时,若要识别它所带电荷的种类,只要先把这带电体与金属球接触一下,使金箔张开。然后,再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开的角度更大,则表示该带电体的电荷为正的;反之,如果金属箔张开的角度减小,或先闭合而后张开,则表示带电体的电荷是负的。

3、验电器及其特性:

验电器是一种用来检查电压线路和电力设备是否带电的工具,是电力系统及工矿企业用电作业必备的安全工具,常用于0.1kV-500kV线路或设备是否带有运行工频电压,以确保在停电检修的工作人员的人身安全。

3.1验电器主要技术指标符合DL740-2000电力行业标准及国际IEC技术标准,产品可在全国推广使用。

3.2验电式绝缘操作杆验电灵敏性能高,不受阳光、噪声影响,白天黑夜户内户外均可使用。

3.3抗干扰性强,内设过压保护,温度自动补偿,具备全电路自检功能。内置交流验电器,由线路板,HEF4011BT芯片,LED照明灯,2000mAh充电锂电池组成。

3.4内设电子自动开关,电路采用集成电路屏蔽,保证在高电压、强电场下集成电路安全可靠地工作。

3.5验电器各部分的联接牢固、可靠、指示器密封完好,指示器上的标志完整。

3.6绝缘操作杆采用环氧树脂和无碱玻璃纤维材料组成,绝缘管直径36MM,质量轻、机械强度高、携带方便,表面清洁光滑、方便操作。

4、验电器工作原理:

该高压验电器的报警电路采用HEF4011BT双排直插14脚四2输入与非门电路,金属触头与三极管Q1组成感应检测源,当触头从远处渐渐靠近高压电源时,Q1导通使四2输入与非门电路的8、9脚与非门输入端变为低电平,10脚输出高电平。12、13脚与非门输入端变为高电平,11脚输出低电平。电阻R6、R7、R8和电容C1与另外两个与非门组成的可控振荡器被触发起振,在③脚输出矩形波,控制Q2断续导通。驱动蜂鸣器和发光二极管LED断续导通发声、发光报警。

4.1使用前测试:

按下KEY键,HEF4011BT芯片第5、6脚输入高电平,4脚输出低平;1、2脚连着4脚输入低平,3脚输出高平;8脚连着3脚输入高平,输入9脚和输出10脚经过阻容连接,第8脚输入高平时,10脚会输出矩形波;12、13脚连着10脚震荡输出,11脚震荡输出。当11脚输出高电平时蜂鸣器响,输出低时LED亮。震荡时间间隙跟9、10脚外接的阻容选取有关。

4.2验电器测试:

高压电极由金属球体构成,在1m的空间范围内不应放置其他物体,将验电器的接触电极与一极接地的交流电压的高压电极相接触,逐渐升高高压电极的电压,当验电器发出"电压存在"信号,如"声光"指示时,记录此时的起动电压,如该电压在(0.15~0.4)倍额定电压之间,则认为通过。

5、结论

在电网作业过程中,设备验电需要验电器,设备操作需要绝缘操作杆,两者配合才能完成设备的验电和操作工作,而新型验电式绝缘操作杆将传统声光验电器和绝缘操作杆合二为一,将验电和操作由两步变为同时进行,缩短了设备验电与操作之间的时间间隔,提高了工作效率,同时也降低了作业人员的现场作业风险。

a).将传统声光验电器和绝缘操作杆合二为一,可减少电网作业人员需带到现场工器具的数量,减轻了作业人员的工作负担;

b).有别于传统验电器。本文所研发的验电器,通过集成电路设计,适用于35kV及以下电网使用,使用范围更加广泛;

c).将传统声光验电器和绝缘操作杆合二为一,减少了电网作业人员现场作业次数,极大的缩短了设备验电与设备操作之间的时间间隔,节约了工作时间,提高了企业经济效益;

d).可有效降低现场作业频率,操作步骤由两步变为同时进行,在提高检修效率的同时也提高了作业的安全性,大大降低了作业人员的现场作业风险;

e).在操作杆顶部设置照明设备极大方便了作业人员在夜间寻找目标设备,不仅提高了工作效率,也提高了夜间作业人员的安全性;

f).安全工器具数量的减少可以降低企业采购成本;

g).由于安全工器具是绝缘工具需要在特定的条件下保存,且需要定期试验,通过减少工器具使用数量,可以降低企业对安全工器具的维护成本和试验成本。

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