摘要：高压架空输电线路专用接地线是输电线路停电检修作业的重要技术措施，也是保障作业人员安全的必要条件。但是在实际使用过程中存在一些问题，本文作者结合实际工作经验，分析现有接地线存在的问题，并对其进行改进，研究出一种控制导线端头自由度的装置，有效解决了接地线使用过程中出现的问题。
关键词：新型；高压架空输电线路；接地线
0引言
在经济的推动下，我国用电量不断增加，为了满足用电需求，我国电网建设快速发展，高压输电线路也越来越多。高压输电线路长期暴露在外界环境下，容易遭受外力或自然环境的影响，需要进行定期检修。例如更换导线、间隔棒、防震锤等，为了确保检修作业的安全，在检修区域两端挂设接地线，防止检修区域突然来电或产生感应电压等造成人身伤害。但是随着高压技术的不断升级，杆塔横担与引流线距离相应增大，而引流线与横担呈不同程度的角度，故挂设接地线所需的绝缘操作杆长度与重量也必须相应增加。这样造成耐张转角塔需装设内角侧接地线，增加了检修难度。针对这种情况，为了提高接地线装设效率，降低作业人员的作业难度，对现有的接电线挂设装置及方法改进成为必然趋势。现研究如下：
1现有接地线装设现状和存在的问题
1.1现有接地线装设存在的问题
现有的高压架空输电线路接地线有接地卡头、绝缘绳、夹子舌、弹簧夹子组成。在实际装设过程中，对于耐张塔内转角侧引流线，随着转角度数的增大，引流线与挂设人员的距离相应增加。同时伴随操作杆可调长度伸出越长，操纵杆弯曲打晃程度增加，挂设难度越大。主要体现在以下两方面：（1）装拆接地线时由于竖直方向旋转无法控制，导致线夹子难以夹住导线。（2）有风的情况下装拆接地线，不能控制线路横向移动和垂直地面方向旋转，增加了拆接接地线造成的困难。以上问题的存在，导致装拆接地线的工作量增加，不仅增加了作业人员的检修时间，而且增加其体力活动，且存在一定的作业安全隐患。所以，解决这一问题刻不容缓。
1.2接地线装设研究现状
目前，为了克服耐张塔导线不在横担下方而不能加挂接地线的问题，结合实践工作经验和相关研究，设计出一种装设在现有的接地线上的弹簧卡勾，实现了在直线塔和耐张塔导线上不受风力影响地加挂接地线。但是，这种卡勾构造复杂，价格昂贵且操作不方便。
2新型接地线的设计和研究
2.1导线端头自由度的控制
为了杜绝接地线在装拆过程中随意转动或者左右摇摆的问题，必须控制导线端头的自由度。我们依据缸体在空间运动的原理，即既有平动也有转动，其自由度有6个，即3个平动自由度(X,Y,Z)和3个转动自由度（a,b,c）。如果缸体运动存在某些限制条件，自由度会相应的减少。
2.1.1自由度控制装置的设计
(1)自由度控制装置设计要合理，与导线端头配合要默契。(2)自由度控制装置要安装在导线端头的合理位置。(3)自由度控制装置在导线端头上的转动方式，需要经过大量的计算和多次试验来确定，即确定采用滑动方式和滚动方式的各项综合指标。
2.1.2技术难点的解决方案
首先应画设计图，再使用机械性能相当的材料制作模型，进行试验解决自由度控制装置与导线端头配合的问题。
2.2接地线各部件设计
2.2.1导线端头的设计
在实际工作过程中有导线夹和自夹钩头2种导线端头，这两种端头与导线的握着力均可满足要求，且可以保障在正常检修工作中不发生掉落现象。在操作方面使用自夹钩头的接地线装拆更加方便，且操作性更强，整个过程中所需要的实践也比导线夹少。所以，自夹钩头更容易与自由度控制装置结合，而且导线线夹因为构造简单，不适合制作自由度控制装置。自夹钩头作为接地线的导线端头更合理。
2.2.2新型接地线的初步结构
通过以上分析研究，初步拟定新型高压架空输电线路专用接地线的结构见图1。
图1 新型接地线初步结构
新型接地线由接地卡头、绝缘绳、弹簧钩头等部件组成。软铜线的一端连接在弹簧钩头上，另一端连接在接地卡头上，弹簧钩头卡持在导线上，接地卡头固定在杆塔上或者埋入大地的接地极上。弹簧钩头的下方设置有自由度控制机构，2根绝缘绳分别连接在弹簧钩头的上方柄部和自由度控制装置上。弹簧钩头上方的钩身U型槽内设置2片弧形的弹性舌。弹性舌的一端通过销轴连接在U型槽开口端的内侧壁，一张力弹簧卡在弹性舌的舌身和该U型槽内侧壁之间，张力弹簧通过销轴连接在弹簧钩头的钩身上。弹性舌的另一端从钩身U型槽底部伸出，并连接在一软铜带的一端；软铜带的另一端连接在该侧U型槽的外侧壁上，张力弹簧使弹性舌的舌身和U型槽的内侧壁分开，在2片弹性舌之间形成弹性卡夹持住导线。在弹簧钩头下方U型槽底部端面上，有一垂直于该端面的用于安装自由度控制装置的通孔；在弹簧钩头上方柄部，有一系绝缘绳的连接孔。
2.2.3自由度控制装置设计
结合实际工作经验和需要，拟定4中自由度控制装置设计方案，即单杆转动、双杆联动、单杆限动方式（包括两种：一种通过刚体伸缩控制各方向自由度，一种通过限位设计来控制角度及各方向的自由度。）通过多次的研究和现场试验，发现单杆限动方式，即通过限位设计来控制角度及各方向的自由度方式设计最合理，且造价低。而使用绝缘绳控制导线端头自由度，可以实现0-90度的角度旋转，但是频繁的使用绝缘绳容易磨损，加之频繁伸缩会出现断线或断股的现象。所以，对该处设计进行改进，即在U型槽的地步设计2块铝合金挡板，以控制自由度控制装置的转向功能。
3新型接地线的应用效果确认
3.1装拆过程
新型接地线在现场的装拆效果确认，在横担处检修人员先将接地线的接地端固定在杆塔或者埋入大地的接地线，然后利于钩头柄部和自由度控制端上的2跟绝缘绳控制钩头的下落路径，使其到达导线下方。之后向上拉钩头柄部的绝缘绳，钩头钩住导线，放开绝缘绳，在重力作用下钩头会旋转180度。开口向下使接地线牢固地钩住导线，避免脱落。在作业结束后，向上拉钩头自由度控制装置上的绝缘绳，轻松取下钩头并拆除接地端，顺利安全的完成接地线拆除工作。
3.2不同气候下的装拆时间
分别在温和无风、风力4-5级、可视度不高的天气下装拆新型接地线，并测定3中不同天气下的装拆时间，每种天气下装拆10次，取平均值为最后结果。结果显示在温和无风的情况下平均用时104.3 s，在风力为4～5级的情况下平均用时110.5S，在可视度不高的天气情况下平均用时116.1S。与现行接地线装拆时间对比，可有效节省时间。
3.3使用效果
通过以上的实验可以看出，在各种天气情况下使用新型接地线时，作业过程受环境的影响均很小，使用新型接地线的平均装拆时间明显缩短。
4结语
新型高压架空输电线路专用接地线，有效解决了接地线挂接的难题，在很大程度上减小了作业人员的工作量，提高了作业效率，缩短了作业时间，今后可大范围的应用和推广。
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论文作者:孙晓春
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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