带有温度预警功能的新型预绞式绝缘绑线研制

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年3月第8期   作者:曾恕程 张杰 张周伟 詹麒麟 唐轶
[导读] 本文主要针对改进了现阶段应用于固定导线和绝缘子的传统扎线方法,
        摘要:本文主要针对改进了现阶段应用于固定导线和绝缘子的传统扎线方法,选用PVC材料开发出了一套新型的预绞式绝缘绑线。该产品的推出可大幅度降低不停电作业领域导线和绝缘子固定的工作难度和工作时间,减少涡流的产生从而提高作业人员的人身安全保障。为了运行和操作人员能准确识别线路的相位,项目组在绝缘绑线中加入了相位颜色辨识元素。此外,产品的表层覆盖了一层感温变色材料:当导线过载温度升高后,表层材料的颜色就会逐渐发生变化直到颜色完全褪去,说明此导线电流过载超负荷运行,巡视人员能快速发现预警并进行不停电检修。
        关键词:预绞式绝缘绑线;相色识别;温度预警
1设计方案
1.1材料选型
        根据带电作业要求,带有温度预警功能的新型预绞式绝缘绑线本体采用聚氯乙烯材料(PVC,如表1所示),外部采用热敏绝缘材料制作而成,具有较强的抗拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、低吸湿性、自熄性和绝缘性能。其强度高、材质比重小的特点可大幅减轻作业人员操作重量,同时产品在遇到导线高温时变色,可达到故障预警的目的。

1.2结构设计
        为满足导线和绝缘子的固定要求且具有足够的握力,绝缘绑线两端采用多个节距的螺旋形结构设计方案加工,中央部分形状根据杆塔类型、导线规格和绝缘子用途进行匹配设计,增加更多的适配性。
图 1 结构设计图

        图1为直线杆塔的绝缘绑线设计方案,在制作工艺上应满足以下技术要求:
        (1)表面应光滑,在加工成型上应避免粗糙,诸如气孔、裂纹、破口、不明杂物、磨损擦伤、明显机械加工痕迹等。
        (2)表层材料上加入相色识别元素,三相对应绑线末端的颜色分别为黄、绿和红色。
        (4)绝缘绑线在变色材料的选材上应满足原有材质抗拉强度、冲击强度、弯曲强度、低吸湿性、自吸性和绝缘性能,同时能在60(±3) ℃的温度情况下使本体变色。
        (5)产品形状应符合导线设计要求,且产品其“内径”应比绝缘导线外径小,一般为导线外径的80%-85%,产品尺寸在600-1000mm之间,实际长度按照导线的外径大小和跨距决定。
        (6)两端应做圆弧处理,保证不发生放电现象。
2样品检测
        本文针对绝缘绑线进行了多方面的试验,主要包括电气试验和握力测试。同时项目组根据实际情况,已委托第三方机构对样品进行温度试验和故障预警功能检测,其结果表明样品可在工作环境下正常运行且遇到高温后本体颜色发生不可逆改变。
2.1电气试验
        电气试验是检验产品电气性能最直接的试验方法,根据标准及现场应用环境,绝缘样品进行了相关试验,方法包括:
        (1)不考虑进行操作冲击试验,只进行1min工频耐压试验;
        (2)实验时在试验电极间施加工频耐压电压U,持续1min。若绝缘绑线没有出现击穿,试验后各部分无灼伤无发热现象,认为绝缘绑线合格。
        试验表明工频耐压试验电压为≧30KV,绝缘绑线能满足配电线路施工安全。
2.3样品握力测试
         经现场测试,绝缘绑线中央部分的形状能够与不同类型的杆塔、不同规格的绝缘子和导线相适应。同时样品握紧部分螺旋内径比导线直径小20%左右,螺旋线提供了一致的径向压力以提高其握紧能力,因此在大多数导线上,绝缘绑线能够轻松超过150公斤(1500N)的最低握紧强度。

图 2 握力测试
3 安装方式
        在使用预绞式绝缘绑线施工作业时,需借用绝缘斗臂车或其他绝缘工器具。当作业人员站在斗臂车上的绝缘作业区进行固定绝缘导线时,要距离绝缘子横担等不同电位设备有足够的安全距离,在有限的活动范围内且保证人员安全的情况下才能进行施工作业,其步骤主要包括:
        (1)利用绝缘斗臂车等工具将作业人员移动到作业区安全范围内;
        (2)确保带有温度预警功能的预绞式绝缘绑线与绝缘子和导线想匹配;
        (3)施工安装时,先将绝缘导线放入绝缘子的R槽中,其后把预绞式绝缘绑线中间的O型圈(或S型槽)套入绝缘子线槽中,再顺着绑线的螺旋线把绑线缠绕在导线上。(如图3)
        作业人员完成固定绝缘导线操作后,保证人员安全情况下斗臂车将作业人员移动到地面安全区。产品徒手缠在导线上,一经拉伸后将会紧握导线,产生握力大且分散均匀,不会产生应力集中。同时产品能随着导线蠕变和导线张力、应力的变化而变化,从而在达到最高紧握力同时降低导线局部应力。在产品两端做圆弧处理,保证了产品不至于发生尖端放电,同时导线在此处不受剪切应力。产品紧贴缠绕在导线后其平滑的外轮廓可降低电磁损耗和消除电晕。
 

4总结
        使用带有温度预警功能的新型预绞式绝缘绑线后,相关与绝缘子有关的施工项目可带电完成,如:更换传统软铝手工绑线、维护和更换部件等项目。该产品的应用避免了停电作业造成的电能损失,同时也减少了线路的停电时间和范围,确保了作业的安全顺利进行,避免给用户带来不便。
         针对不同绝缘子的颈部直径可以采用与之相对应的产品结构使之与绝缘子完全相配,且产品表面相位识别元素让线路巡视和操作人员可更好的区分相线,为之后的检修维护提供方便。此外,在产品表层覆盖的一层感温变色材料可帮助运行人员正确判断线路的故障因素以及有效的对线路进行精确维护,更有利于推动城市电网建设和发展。
       
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