三相联动可调型智能绝缘支架的研制

范 军，苏东兴，杨华锋，吴春龙，黄原辉，许福忠，陈 俊

(1.国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建 泉州 362000；2.武汉华仪智能设备有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引言

配电系统是电力公司将电力传输供应到用户端的最末环节，其运行情况可以侧面反映经济社会的效益，配电系统的好坏关系到能否把优质的电能源源不断地供应出去，供电可靠性也己成为衡量一个地区经济发达程度的标准之一。近年来，随着我国带电作业工器具、材料的发展，以及基层作业项目领域的拓展，配电带电作业技术作为特殊的检修方式和技术手段，不断发挥着保证供电设备安全可靠稳定运行、提高电网经济效益和提高用户电能质量的作用，并逐步向不停电作业技术迈进，即灵活运用带电作业的方式以及旁路设备，保障所有用户的不间断供电，带负荷进行施工、检修等作业。带电作业是在有电的设备上直接进行检修、更换部件、处理缺陷的一种特殊作业方式，可应用于配网业扩工程、设备检修、网络改造以及故障检修，是保障供电系统稳定运行的技术措施，已成为提高供电可靠性的重要途径。

本文为研制一种三相联动可调型智能绝缘支架，首先，进行广泛的资料收集工作，并对现场的实际作业环境进行调研；其次，对轻便式绝缘支架材质的选取、三相联动可调型绝缘支架结构的设计、运行电缆状态远距离的在线监测等3个方面展开详细工作；最后，对各部分进行总装联调，保证整体功能的可靠运行。

1 轻便式绝缘支架材质的选取

研究轻便式绝缘支架材质的选取，一方面要保障径向、纵向电气隔断距离；另一方面要在保持机械强度的同时维持上装轻便的特点，采用轻便绝缘材质，工频耐压可达到45 kV/min，无击穿、无闪络。相对密度在1.5～2.0，实现重量轻、强度高的特点。

符合上述要求的绝缘支架材质有真空压力浸胶板、环氧玻布层压板、环氧聚酯纤维布板、不饱和聚酯玻布模塑板、SMC模塑板等。

经查找资料比较可得，环氧聚酯纤维布板在比重及电气强度等因素下较有优势，符合绝缘支架轻便与介电强度的特性。环氧聚酯纤维布板是由玻璃纤维布用环氧树脂粘合加温加压制作而成，具有较高的机械和介电性能，以及较好的耐热性和耐潮性。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其他挥发性副产物放出。其与不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)；固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。

2 三相联动可调型绝缘支架结构的设计

三相联动可调型绝缘支架结构是一种由绝缘管材相互连接，并增加了可伸缩滑套、可测温测流电缆夹、重力自锁夹、带电缆夹横担以及挂钩等零件，可以独立悬挂在导线上，作为旁路引下电缆的支撑及与导线的绝缘隔断，同时可以监测线路在旁路作业过程中电流和温度变化的绝缘支撑架，如图1所示。

图1 三相联动可调型绝缘支架结构

三相联动可调型绝缘支架主体结构呈立式长方体，首行2个重力自锁夹与垂直式架空线路一相挂接并限位固定，立柱可伸缩滑套活动调节可适应不同导线线间距，中间行和末行挂钩分别挂于架空导线上，避免整装前后晃动，绝缘支架底部设置有电缆快速固定夹具，可托举旁路引下电缆，起主要承力作用，外侧支架上设置可测温测流电缆夹，导向的同时起数据采集的作用。

主结构尺寸主要包含纵向支架挂钩间尺寸、可伸缩滑套滑动范围、支架总体长度、支架伸出长度，支架宽度等问题。查询标准DL/T 5220—2005《10 kV及以下架空配电线路设计技术规范》，得到了10 kV配电线路主干线、分干线以及分支线导线截面积的数值范围为50～150 mm2，配电线路城镇地段档距为40～50 m，相对应绝缘导线线间距离为0.4～0.5 m，裸导线线间距离为0.6～0.65 m。故纵向支架挂钩间尺寸设计为0.4 m，可伸缩滑套滑动范围为0.25 m，支架总体长度1.3 m，支架伸出长度为2.05 m，支架宽度为0.45 m。

其中，重力自锁夹的特点是利用夹体自身和所负载重物的重力达到锁紧不松脱的目的，其具有操作简单，安全可靠，快锁快松的优点，其结构如图2所示。

图2 重力自锁夹

当夹头未悬挂在导线上时，夹头开口侧下移，为开口状态，如图3所示；当夹头悬挂在导线上时，受夹体自身和所负载重物的重力作用，夹头连接重物侧下移，为闭口状态，达到锁紧及支架晃动时防脱落的目的，如图4所示。

图3 开口状态

图4 闭口状态

3 运行电缆状态远距离的在线监测

目前我国的电力设备在线监测包括微机集中监测与分散监测2种。第1种是将专业的监测装置和仪器安装在变电设备传感器当中，用以采集信号，然后交由工作人员就地测量，这种在线监测系统需要人工安装调试网络连接和被测设备，干预较多；第2种是将被测试的信号，通过数据收集和传递，送入中控室的微机装置，然后由工作人员通过屏幕来监测，并能及时完成数据的整合、分析、故障判断等，这种需要搭建好的数据采集网络，结构较为复杂，但在线监测方式数据容量大、操作方便灵活、扩展性良好。通常两种方式都需要接入独立通信装置和线路，操作麻烦，不适用于短时带电作业的场景。

因此，匹配一种结构简单、使用方便、更适用于带电作业的安全远程监控的工器具产品，采用工业级专用电能计量SOC芯片，提高测量精度高。单个模块实现采集单相交流电参数，包括电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度等多个电参量，信息全。使用低功耗蓝牙(BLE)通信，建立传感器iBeacon广播，用手机app或微信小程序同时读取，上传物联网，使用开放API处理数据。其特点为：便携式设计，方便安装和使用，使用中不影响原电路；高精度传感器，数据现场可视读取，安全距离内无线采集；故障设备跟踪报警及事故记录；多相传感器同时数据采集/传输；传输至云端，供Web查询；数据处理分析，数据图表生成；远程存储和维护；预留数据接口，供有线采集和设备配套。

三相联动可调型智能绝缘支架能对旁路引下电缆上的实时电流进行在线监测，将采集到的电流数据，通过iBeacon广播技术传输到手持终端或基站(中心)平台，可预防因泄漏引起漏电事故。具有安装简单可靠，使用方便，测试精度高，能联接物联网，便于存储数据记录和远程监控等优点。其技术参数如下：支持安卓4.3+，IOS7.0+系统；通信协议Modbus，蓝牙4.0(ibeacon广播模式)；工作频率2.4 GHz的ISM频段，范围2 400～2 483.5 MHz；控制距离，空旷无遮挡可达60 m。

4 试验

三相联动可调型智能绝缘支架依据GB/T 17620—2008《带电作业用绝缘硬梯》标准完成委托试验。部分结果如表1所示。

表1 三相联动可调型智能绝缘支架试验结果

结果证实：三相联动可调型智能绝缘支架电气性能及机械性能均符合标准要求，能够满足现场长期安全运行的需要。

5 结语

本文介绍了一种三相联动可调型智能绝缘支架的设计方案。确定采用环氧树脂材质为绝缘支架的主要选材；通过参考技术规范确定径向与纵向安全隔断尺寸，并重点介绍重力自锁夹的动作方式，保障该装置安全可靠运行；根据本设计生产的样机，按照GB/T 17620-2008《带电作业用绝缘硬梯》标准通过了试验验证。