220kV接地线电动收线装置设计与应用实践.docx

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1、220kV接地线电动收线装置设计与应用实践摘要：22OkV线路检修工作结束等待复电时，需要将出线平台避雷器间隔处所搭设一组三相短路接地线拆除并收回。因接地线重量较大、软铜线较长，收线过程费时费力，影响设备复电时效性。为了解决接地线收线费时费力的问题，笔者提出设计一种220kV三相短路接地线电动收线装置。该装置通过交流电机驱动夹具带动绝缘杆旋转，实现电动收线目的。该装置提高了人员收线工作效率，劳动强度得到降低，可为同行业运维人员接地线收线工作提供相关借鉴和参考。关键词：开关站；线路；接地线；绝缘杆；收线；夹具；滑轨0引言接地线作为电力线路检维修过程中保障人身安全的重要技术措施,广泛用于发电厂升压

2、站、变电站，按其型式可分为三相短路接地线和分相式接地线。目前发电厂常用接地线电压等级有6kV、15.75kV.35kV.IlOkV及220kV,接地线在使用过程中，因电压等级、软铜线长度不同时其整体重量不同。发电厂位于上游河段，电站正常蓄水位760米，总库容21.4亿立方米，电站额定水头116米，装机容量5x250+30MW,在电网中肩负着调峰、调控主力发电厂的重任。发电建厂至今已40余年,是水电厂内设备种类最多、接线方式最复杂的老厂。该厂现有六回220kV线路,线路遇检修工作进行停电操作时往往需要在出线平台避雷器间隔处搭设一组三相短路接地线作为与系统间的安全措施；而当线路检修工作结束等待复电

3、时，需要将出线平台避雷器间隔处所搭设一组三相短路接地线拆除。接地线拆除后回收整理时，需将软铜线均匀缠绕在绝缘杆上，且不能有松动，同时要避免打结损伤软铜线，因接地线重量较大、软铜线较长，在无法借助其他工具情况下，收线工作非常困难。同时，企业通过调度机构所下发关于提高设备操作准时性通知得知，22OkV线路复电接地线拆除时间标准为15mino从线路更电接地线拆除流程图（图1）可看出，该操作分为指令接收、操作票填写、接地线拆除、收线、工具回收及汇报六个流程，目前，指令接收和操作票填写以及接地线拆除等流程已通过相应技术手段将时间控制在最低范围。但接地线收线始终采取人工收线方式，效率极其低下，这一难题在企

4、业内一直未能解决。图1操作模拟图1220kV三相短路接地线人工收线存在的问题22OkV三相输电线路检修工作结束后，需将所搭设一组三相短路接地线拆除并回收，全面检查无遗漏后汇报调度线路工作结束，具备复电条件。而220kV三相短路接地线使用完毕后需将其软铜线均匀缠绕在绝缘杆上，且不能有松动，同时要避免打结损伤软铜线，这一过程较为费时费力。笔者经过调查发现，水电站运维工作人员在日常22OkV线路复电工作中，三相短路接地线收线用时数据见表Io表1接地线收线用时表220kV三相短路按地线收线操作用时统计表测试时间测试人员测试掇平均用时(min)测试时间测试人员测试次敛平均用时(min)2021.3.1郑

5、XX108.52021.3.11郑XX107.52021.3.2王XX108.02021.3.12王XX107.62021.3.3范XX107.52021.3.13范XX107.52021.3.4Kxx108.52021.3.14Kxx108.42021.3.5Sxx108.52021.3.15雷XX108.52021.3.6徐XX107.52021.3.16徐XX108.02021.3.7吴XX107.62021.3.17具XX107.52021.3.8李XX107.52021.3.18季XX108.52021.3.9项XX108.42021.3.19项XX108.52021.3.10施XX

6、108.32021.3.20施XX108.1平均(HIin)8.02调度机构在2021年度下发关于提高设备操作准时性通知中明确指出，220kV线路复电接地线拆除时间标准为15mino为进一步验证接地线收线时间对接地线拆除整个过程的影响程度，笔者通过进一步调查发现，在220kV线路复电接地线拆除整个流程中，各分项目用时数据见表2。表2地线拆除各流程耗时表小tin目a*BI4*iteMom0ft*三W9xeflImb2hb21a综合上述数据可知，22OkV三相短路接地线平均收线时间为8分钟，接地线拆除整个流程花费时间为21分钟,但电网公司2020年度所下发关于提高设备操作准时性通知中明确指出将22

7、OkV线路更电接地线拆除时间标准制定为15分钟，因此，目前情况下接地线拆除操作时效性不满足要求。同时，因指令接收和操作票填写以及接地线拆除等流程己通过前期技术手段将时间控制在最低范围，因此，当前只能通过改变接地线收线方式以缩短接地线拆除工作整体时间。通过以上分析可以看出，要实现15分钟之内完成接地线拆除工作，必须将接地线收线时间控制在2分钟。2装置设计方案经过现场测试后发现，22OkV三相短路接地线软铜线全长103m,软铜线完整收线时，其共需绕绝缘杆旋转36圈。因此，想要在两分钟内完成接地线收线工作，需提供收线装置带动绝缘杆做同轴转动，实现自动收线，同时装置转动部分与绝缘杆转速需要满足18rm

8、in.因22OkV三相短路接地线收线装置需满足转速218rmin,但从安全性考虑，装置转速又不可过快，综合考虑后，将其转速设定在20rmin左右（因交流电机转速均在1400rmin左右，想实现低转速转动，须通过配合减速箱方可实现）。因此，接地线收线装置动力模块选择交流旋转电机，通过减速装置将其转速降至20rmin左右。绝缘杆与接地线收线装置同为水平放置，通过两侧夹具固定后经传动机构与电机相连接。为了改变软铜线缠绕在绝缘杆上的位置，该收线装置从动夹具设计为滑轨式，装置设计图见图2。图2收线装置设计图3方案实施3.1 交流电机选择经测试发现，带动绝缘杆旋转时所需最小力矩为2Nm,因此收线装置动力模

9、块选择交流输入电压值为220V,转速、扭矩负荷要求的电机即可。对比发现，市场现有的5GN60K型交流电机，功率60W,经过减速之后输出转速23.3rmin,输出力矩5Nm,转轴直径15mm,满足要求。因此，选择型号为5GN60K交流旋转电机。3.2 传动机构选择电机转轴通过联轴器、轴承、轴杆与主动夹具端盖相连接，实现传动效果。结合电机转轴尺寸，选择轴杆尺寸外径为20mm；轴承内径为20mm；联轴器一端内径为15mm与电机转轴相连，另一端内径20mm与轴承轴杆相连接。传动机构各部件型号、尺寸见表3。表3传动机构部件尺寸表序号名称数量（个）尺寸（mm）1联轴器1dl=15mm.d2=20mm.1.

10、=50mm2轴承2d=20mm.D=47mm.h=15mm3轴杆1d=20mm.1.=12mm3.3 主动夹具制作经测量，绝缘杆外径为30mm,主动夹具需满足在三根绝缘杆相切时起到固定绝缘杆的作用，且主动夹具另一端通过螺栓与盖板、传动轴相连接，以满足随电机做同步转动的要求。因主动夹具直接马接地线绝缘杆相接触，而集团公司电力安全工作规程中明确指出接地线绝缘杆不能有连续性磨损现象，因此出于保护绝缘杆不受损伤这一角度来考虑，主动夹具材料使用环氧树脂进行加工制作，其硬度低于绝缘杆，强度又可满足要求。主动夹具加工图纸及实物图见图3。主动夹具制作完成后，经测试三根绝缘杆可同时插入夹具内，且无松脱、滑动现象

11、。图3主动夹具加工图及实物图3.4 从动夹具制作因从动夹具直接与接地线绝缘杆相接触,而集团公司电力安全工作规程中明确指出接地线绝缘杆不能有连续性磨损现象，因此出于保护绝缘杆不受损伤这一角度来考虑，从动夹具材料的选择同主动夹具一样，使用环氧树脂进行加工制作，该材质在硬度和强度方面均满足要求。为方便绝缘杆安装与拆卸，从动侧夹具采用上下开合的设计，由上下两部分组成，夹具上半部分可与下半部分实现闭合与分离。从动夹具一侧设有转轴,上半部分可随转轴开合;另一端上部设有螺栓，下部设有螺孔，用于上下部分连接和固定。从动侧夹具加工完成后，经测试其尺寸与绝缘杆相符合，且安装后绝缘杆可在夹具内做圆周转动。从动夹具加

12、工图纸及实物图见图4。图4从动夹具加工图及实物图3.5 滑轨选择与安装滑轨式底座是为实现改变软铜线缠绕在绝缘杆上的位置这一功能而设计，因其与从动夹具相连接，从动夹具为矩形设计，所以滑轨采用双轨式设计，其稳定性更能满足要求。滑轨安装于从动夹具下方，通过滑动块连接与滑轨实现滑动连接，可保证从动夹具沿滑轨做正向或反向平移运动。滑轨底座通过表面两端设置的轴承座转动连接有从动夹具摇杆，从动夹具摇杆一端外壁设有螺纹，从动夹具下底座底部设有螺母，从动夹具摇杆穿过螺母，且螺母与螺纹相匹配。通过操作从动夹具摇杆，可以使得从动夹具下底座带动滑动块沿着滑轨前后正向行进或逆向行出，从而改变接地线软铜线缠绕在接地线绝缘

13、杆上的长度。滑轨设计图纸见图5。201a-1图5滑轨设计图3.6 装置功能测试220kV三相短路接地线电动收线装置各组件加工制作完成后，按照装配图进行机械部件组装，同时按照交流旋转电机电气接线图（见图6）完成电机电源接线，并完成电机控制箱安装以及电机旋转方向测试。经过测试，电机转向正确，装置各部件工作正常，主动夹具、从动夹具固定绝缘杆随电机做圆周运动，电动收线装置转速稳定在每分钟23转左右。图6交流电机接线图4装置使用情况检验220kV三相短路接地线电动收线装置安装调试完成以后，对工作人员使用其收线操作效果进行测试。为验证装置普遍适用性，安排不同人员分别使用该装置进行接地线收线操作，以此来测试

14、装置的实际应用效果。其测试记录见表4。表4装置收线用时统计表gv三.tell-mCE*l*Xi1MMAOK*wornKABff0U)30211120HXXM1.7MnUMSXX19MmumIXXNIBIXX21，M2III22建XX1.7XnUM冕XX1。41Il0XXMITuwMXX10X2IIIMBxxW1.7IlM*XXMUXXIJmiUnXXM172021IlMXxxMU3ttlUUAxxIOmum季XX.18加UD攀XXIO173021IlSMXXM1.73T!12M*xx101.7MCI119XXMIl*1纥”MXXIOUmi11A*XXNISMnUMxx2l刈UMWXX.17QIYWXXM14Mn128AXXW17*1UIlMXX2Il3nUMMXXM143MUHWXXMIl*xN1.7MUJtXXMIT3ttlUM手蹿MXXM17AMU41IM-X