云南电网有限责任公司昆明禄劝供电局 李寿银 徐 凯 李建坤

随着我国城市化进程的不断推进，我国人民的用电需求也逐渐提高，因此保障输配电系统的正常有序运行，缩短停电时间在当今社会有着举足轻重的意义[1]。而随着我国电网建设迅速发展，用电量的不断增长，电网规模不断扩大，快速抢修和保供电工作在各级电网公司的重要性日渐提高[2]。依照《国家电力安全工作规程》规定，在修复线路故障的施工过程中，为满足安全施工条件，必需在线路设备等进行接地[3]。因此，除了部分自身带有接地刀闸的输配电柜，接地装置是电网工作人员抢修、保供电工作的必备工具。

接地装置作为电网线路停电抢修时保障电网工作人员的安全用具，被称为保护工作人员人身安全的最后一道防线，在当今停电时间分秒必争的形式下却给现场工作人员带来了困扰[4]。个中原因是目前常用的接地棒结构设计不便使用，普遍存在操作时间长、高空作业操作困难和劳动强度大等不足，导致停电作业时长捉襟见肘，还可能导致运维人员为了抢修抢险而忽略自身的安全保护措施。在此背景下，亟需研制一款操作简便，安全可靠的半自动化接地棒以解决这些问题。因此，本文研制一种基于定向传动的架空线路半自动化接地棒，通过带螺纹的滑杆、锁键及复位弹簧等机械结构，实现与导线快速锁紧及复位工作，解决了接地操作效率低，工作强度大的问题。

1 现存接地棒的分析

1.1 接线夹

目前变电站、配电网均配置有符合规定的用于不同电压等级的接地棒，这些接地棒的接线夹部分基本为平口式，双舌式和猴头式，如图1所示。

图1 接地棒接线夹常用结构

平口式接线夹主要用于设备或变压器上，夹持铜排、铝排等带状导体，倘若是用于夹持线形的导线，则会因为其内部弧度过小，夹持力不足而发生掉落、坠地的风险。

双舌式接线夹使用较为灵活，其由弹簧提供夹紧力，但这种接线夹存在以下风险：一是夹持面过小，容易摆动，在高空中可能因摆动幅度过大而坠落，二是依赖弹簧弹力夹紧，弹簧有可能因为金属疲劳等原因而失效，其内部两个弹片只要有一个失效，就会导致整套装置失效。

猴头式接线夹主要适用于线形导体，因其夹线弧度大而广泛适用于不同规格的导线上。这种线夹用顶块将导线牢牢夹紧，既保证了足够的夹持力，使接地棒能稳固地挂接在导线上，又能提供足够的过流面积，满足电力安全工作规程，保障作业人员的安全。

1.2 锁紧结构

现存常使用的锁紧机构主要有两种，如图2所示：一是弹簧压紧结构，这种结构使用方便，依靠弹簧弹力压紧，但锁紧力不足，有掉落的安全隐患，主要用于平口式接线夹；二是螺旋拧紧结构，该结构利用内部螺杆旋紧，能够提供较大的夹持力，但是收紧和松开的无效行程过长，施工耗时长。这种结构是常用的结构，被广泛使用于平口式及猴头式接线夹中。

图2 接地棒锁紧结构常用结构

2 半自动化接地棒的设计

为解决传统接地棒扭紧时无效行程过长导致的操作时间长、高空作业操作困难和劳动强度大等问题，以提高施工效率，本文对传统的接地棒结构进行改进，设计研发一种半自动化接地棒，这种接地棒能快速与导线锁紧并稳定工作，且能快速复位，提高工作效率。本文设计的半自动化接地棒的优点如下：

该接地棒中间段增加了绝缘的塑料杆，可通过接地棒尾端控制接线夹的开合松紧，中间段的绝缘塑料杆长度可按电压等级需要设置，使架空线路的接地作业无需登杆，简化了接地作业的操作流程，免除了登杆等高强度操作。

该接地棒夹紧操作简单，只需要将待接地导线放入接地棒的接线夹，随后将接地棒的尾端往接线夹方向一推，使接线夹与导线接触。再逆时针转动接地棒尾端半圈，即可使接线夹夹紧导线，完成接地操作。这种结构不仅能牢固地夹紧导线，还能大幅减少传统接地棒的转动操作，提高检修的效率，有助于减少停电时间。

该半自动接地棒设有按钮，按下复位按钮后，接线夹夹头会自动弹开，轻松完成接地棒的拆卸工作，进一步增加了操作效率和便携性。而且，接线夹夹头弹开时会使两个夹头之间的距离达到最大，便于架空电缆的退出，也便于下次操作时架空电缆的进入。

2.1 半自动化接地棒的结构组成

半自动化接地棒的结构组成如图3所示，其包括一个中空绝缘杆，在其顶部设置有一个夹头，绝缘杆下部设有复位按钮，尾部连接着操作手柄。夹头为猴头式接线夹，其顶部为静夹头，底部为动夹头。接地棒与导体接触部位采用特殊铝合金制造，能消除铜、铝两种不同材料间的电位差，有效解决铜铝过渡导致的腐蚀及发热问题。加上接触部位的环抱式设计使接地棒与导体变为面接触，可增大过流面积，解决连接处接触不良的问题。本文设计研发的接地棒适用线径范围大，包括低压、高压两种型号，能适应多种不同的使用场合，保障施工人员的安全。

图3 半自动化接地棒的结构

动夹头的尾端使用销钉固定有金属杆，金属杆与另一段直径较小的绝缘杆相连组成一根连接杆，该连接杆套在中空绝缘杆内部，其尾端与操作手柄相连，使操作手柄的纵向相对位移和转动能于连接杆对应。中空绝缘杆下部有容置槽，对应连接杆的螺纹段，容置槽内有锁键，键锁的一端有带斜度的螺牙，在锁紧状态下，操作手柄及连接杆只能往静夹头方向位移，进而实现半自动化接地棒的定向传动；键锁的另一端即为解锁端，解锁端内设有压缩弹簧，使键锁的螺牙一直紧压在连接杆的螺牙。按压解锁端即可使键锁与连接杆的螺牙松脱，取消锁紧状态，使动夹头自动弹开。夹头座设有接线端子，用于连接接地线，从而能够使架空电缆接地。

操作手柄亦为中空套管结构，连接杆的尾端与操作手柄相连接，中空绝缘杆的尾端可滑动地套入操作手柄。操作手柄内有让连接杆穿过的防松孔，半自动化接地棒还包括复位弹簧，复位弹簧套在滑杆外，其顶端为绝缘杆，底端为操作手柄中的凸台，复位弹簧对连接杆所施加的回复力使其远离夹头座。

接地棒外包裹绝缘防护层，按压复位开关部位以及把手部位均采用绝缘设计，耐压等级符合标准要求。采用优质绝缘材料制作，具备良好的耐摩擦、抗老化能力。绝缘杆上部有轴向的数个裙边，可增加爬电距离，提高绝缘安全性能，保障施工人员在操作时的人身安全。绝缘防护层可制作成黄、绿、红、蓝（黑）等颜色，对应低压线路三相四线制的A、B、C 及零线，助力标准化作业，美观整齐。半自动化接地棒实物图片如图4。

图4 半自动化接地棒实物图低压（左）、高压（右）

2.2 半自动化接地棒的动作机理

未使用的情况下，该接地棒处于锁紧状态。将操作手柄往夹头方向推动时，由于锁键的螺牙是有向下斜度的，连接杆的螺牙无法卡紧锁键，操作手柄就会推动连接杆向夹头方向滑动，使动夹头向静夹头移动并互相配合夹住架空导线；而且锁键的螺牙还会克服复位弹簧的弹力，使连接杆无法自然向下滑动。逆时针拧动操作手柄时，锁键和连接杆的螺牙会相互锁紧，此时锁键和连接杆的螺牙间的轴向摩擦力使复位键无法按下，两个夹头也进一步地夹紧架空导线。

顺时针拧动操作手柄时，锁键和连接杆的螺牙相互松脱，轴向摩擦力消除，此时复位键可按下。复位键按下时，锁键和连接杆的螺牙完全脱离，在复位弹簧的作用下，滑杆能够自动且迅速向下滑动，从而使两个夹头自动脱开，进一步增加了操作效率和便携性。而且，接线夹夹头弹开时会使两个夹头之间的距离达到最大，便于架空电缆的退出，也便于下次操作时架空电缆的进入。

3 半自动化接地棒的应用及效益

3.1 半自动化接地棒的操作方式

在架空电缆的接地作业时，一手握住中空绝缘杆下端，另一手握住操作手柄，将待接地导线放入接地棒的接线夹，随后将操作手柄往接线夹方向一推，使接线夹与架空导线接触。再逆时针转动操作手柄半圈至一圈，即可使接线夹夹紧导线，完成对架空电缆的夹紧操作，即只需两步操作即实现了架空电缆挂接接地线的操作。此时锁键和连接杆的螺牙之间的摩擦力使复位键无法按下，还能有效防止锁键意外打开而导致接地棒脱开。

在拆卸接地棒时，首先顺时针转动操作手柄半圈使螺纹段螺牙与锁止螺牙松开，然后按压复位按钮，此时锁键和连接杆的螺牙完全分开，在复位弹簧的作用下滑杆能够自动且迅速向下滑动，从而使两个夹头自动脱开，即只需两步操作即实现了对架空电缆的松脱。而且，接线夹夹头弹开时会使两个夹头之间的距离达到最大，便于架空电缆的退出，也便于下次操作时架空电缆的进入。

3.2 半自动化接地棒的经济效益

本文模拟在架空线路上，传统接地棒与半自动化接地棒的实际使用情况，统计两者的夹紧所需时间。传统线夹采用的是螺旋扭进的方式，操作时间长，劳动强度高，不利于高空作业，安装一个最少2分钟。半自动化接地棒采用独特的弹簧卡扣模式，完成单个线夹的挂接仅需8秒时间，大大节约了施工人员操作时间，减轻了施工人员的劳动强度。半自动化接地棒夹紧时间远远少于传统接地棒，缩短耗时占比约93%。接地操作效率得到了大大的提高。

3.3 半自动化接地棒的社会效益

半自动化接地棒的设计开发能够有效地降低运维人员的工作强度，提高线路检修效率、供电可靠性、减少用户停电时间，关系到电网企业乃至各行各业的发展，更关系到社会的稳定和谐，有着深远的影响意义。

4 结语

为了解决传统接地棒扭紧时无效行程过长导致的操作时间长、高空作业操作困难和劳动强度大等问题。本文设计研发一种基于定向传动的架空线路半自动化接地棒，通过带螺纹的滑杆、锁键及复位弹簧等巧妙的结构，能快速与导线锁紧并稳定工作，且能快速复位，提高施工效率。这种半自动化接地棒能减少运行维护人员的操作强度，提高线路检修效率、供电可靠性、减少用户停电时间。