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[摘 要]金属氧化锌避雷器因其性能优良被广泛应用于10kV配电线路中，用以限制过电压，保护配电线路或设备。为保证电力的持续供应，当避雷器发生故障或缺陷需要更换时，通常采用带电作业的方法进行。常规的中间电位作业方法由于需要出动大型绝缘斗臂车，经常会受限于地形及其环境因素而导致无法正常开展，使用范围更为广泛的绝缘杆作业法却亟需配套的专用工具。针对上述情况，我们开展了地电位作业法带电更换避雷器专用工具的研制工作。
[关键词]带电作业；地电位作业法；中间电位作业法
中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0095-01
1 研制背景及意义
避雷器就是在线路上或设备上人为制造绝缘薄弱点即间隙的装置，间隙的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于绝缘隔离状态，在过电压下间隙被击穿接地，放电、降压起到保护线路或设备绝缘的作用。金属氧化锌避雷器因其性能优良被广泛应用于10kV配电线路中，用以限制过电压，保护配电线路或设备。
在实际应用中，由于运行年限长、运行环境恶劣，特别是在雷电活动较为活跃的地区，一些避雷器经常会发生老化、故障等情况，严重影响配电线路和设备的安全运行，需要对这些避雷器进行更换。停电更换避雷器需要中断某一区域的电力供应，影响大量用户的正常生产和生活，降低供电可靠性，这种作业方式已经越来越不适应供电公司优质服务的要求和当今电网的发展趋势，非必须时一般不采用。
目前带电更换避雷器工作是通过中间电位作业法进行，即作业人员戴绝缘安全帽，穿全套绝缘服，操作绝缘斗臂车绝缘斗接近作业位置进行检修作业。中间电位作业法更换避雷器存在四处不足：一是受地形条件限制，电杆若处在山地、果园等复杂地形时，绝缘斗臂车无法到达作业位置，无法开展作业；二是企业成本高，需要出动作业人员数量多，出动大型车辆绝缘斗臂车；三是作业人员存在安全风险，配电线路紧凑，电气设备布置密集，作业范围窄小，作业人员靠近带电体作业，容易发生相地短路或相间短路危险；四是工作效率低，作业步骤多，程序复杂，工作耗时长。地电位作业法即作业人员通过脚扣攀登杆塔至适当位置，通过绝缘操作杆进行带电检修作业，应用此方法更换避雷器可以克服中间电位法更换避雷器时存在的不足，但是目前无地电位法更换避雷器的专用工具，导致地电位法更换避雷器工作无法开展。
2 专用工具结构介绍
电位作业法带电更换避雷器的专用工具包括易形套筒，避雷器抓手两部分。
易形套筒包括绝缘下底座，下底座左侧的前后两端各连接1个绝缘的“U”形横担卡槽，下底座右侧的中部连接绝缘操作杆卡环。下底座的中部连接绝缘主架，主架上连接“П”形支架，“П”形支架由水平板和水平板兩端的竖直板连为一体构成，“П”形支架的水平板的两端分别连接有第一轴承、第二轴承，第一轴承和第二轴承通过水平传动轴相连，第一轴承的外侧连接第一竖直齿轮，第二轴承的外侧连接第二竖直齿轮；“П”形支架的两个竖直板的外侧分别连接有第三轴承、第四轴承，第三轴承的上端连接第一水平齿轮，第四轴承的上端连接第二水平齿轮，第一竖直齿轮和第一水平齿轮啮合，第二竖直齿轮和第二水平齿轮啮合，第一水平齿轮通过第三轴承连接第一竖直齿轮轴，第一竖直齿轮轴连接操作杆套筒连接头，第二水平齿轮通过第四轴承连接第二竖直齿轮轴，第二竖直齿轮轴连接套筒连接头，套筒连接头活动连接可拆卸套筒，通过套筒连接头可以实现不同尺寸套筒的装拆，从而可以满足装拆不同尺寸螺栓的要求，“П”形支架的外部连接有绝缘罩，使易形套筒顶部包裹在绝缘罩内，即“П”形支架、第一轴承、第二轴承、水平传动轴、第一竖直齿轮、第二竖直齿轮、第三轴承、第四轴承、第一水平齿轮、第二水平齿轮、第一竖直齿轮轴、第二竖直齿轮轴均包裹在绝缘罩内。
避雷器抓手包括两个相互对称的环氧树脂制作的绝缘抓手，两个绝缘抓手的中部通过弹簧连接，每个绝缘抓手的一侧均设有半圆弧形抓手卡槽，每个绝缘抓手的另一侧均设有半圆形顶槽，两个半圆形顶槽构成圆形顶槽。绝缘抓手通过螺丝连接“”形抓手连接机构的上端，“”形抓手连接机构的下端设有带内螺纹的插孔，抓手连接机构通过插孔连接可旋转长丝杆，可旋转长丝杆的顶部设有控制绝缘抓手开口大小的锥形顶头，锥形顶头置于圆形顶槽下端，可旋转长丝杆的底部设有操作杆抓手连接头。
3 工具的使用方法
1）对易形套筒、避雷器抓手、绝缘操作杆进行外观检查确认无损坏及变形并用绝缘检测仪进行绝缘电阻检测，绝缘电阻值大于700MΩ。杆上电工甲、杆上电工乙依次攀登杆塔至距避雷器横担约1m的位置。
2）地面电工丙将第一绝缘操作杆穿过地电位法带电更换避雷器的专用组合工具的易形套筒的操作杆卡环，并与易形套筒的操作杆套筒连接头连接，完成第一绝缘操作杆和易形套筒的连接。
3）地面电工丙将连接好的易形套筒及第一绝缘操作杆通过绝缘绳索传递给杆上电工甲。
4）杆上电工甲通过第一绝缘操作杆将易形套筒举至避雷器横担高度，将易形套筒的“U”形横担卡槽卡到避雷器横担上，注意避雷器应位于2个“U”形横担卡槽之间，同时调整易形套筒位置，将套筒套到避雷器上桩头螺母上，完成易形套筒的安装。
5）地面电工丙将第二绝缘操作杆与避雷器抓手的操作杆连接头连接，完成第二绝缘操作杆和避雷器抓手的连接。
6）地面电工丙将连接好第二绝缘操作杆的避雷器抓手传递给杆上电工乙。
7）杆上电工乙将避雷器抓手举至避雷器高度，将避雷器抓手的绝缘抓手夹到避雷器本体上，同时旋转第二绝缘操作杆带动避雷器抓手的可旋转长丝杆旋转，使锥形顶头伸出，控制绝缘抓手开口变小，夹紧避雷器本体。
8）杆上电工乙握紧第二绝缘操作杆控制避雷器本体不发生转动，杆上电工甲旋转第一绝缘操作杆带动第一水平齿轮旋转，第一水平齿轮和第一竖直齿轮咬合，第一竖直齿轮随之旋转，通过和第一竖直齿轮连接的水平传动轴带动第二竖直齿轮旋转，第二水平齿轮和第二竖直齿轮咬合，第二竖直齿轮随之旋转，第二竖直齿轮带动套筒旋转，进而拆除避雷器上桩头螺母。拆除避雷器上桩头螺母后，杆上电工甲将易形套筒从避雷器横担取下，通过绝缘绳索将易形套筒和第一绝缘操作杆传递给地面电工丙。
9）地面电工丙将顶部连接有套筒的第三操作杆传递给杆上电工甲，杆上电工甲将套筒套到避雷器下桩头螺母上，杆上电工乙紧握第二绝缘操作杆，使避雷器绝缘抓手夹紧避雷器，避雷器不发生转动，杆上电工甲旋转第三操作杆拆将避雷器下桩头螺母拆除。
10）杆上电工乙将避雷器本体从避雷器横担取下，通过绝缘绳索将旧避雷器、避雷器抓手以及两支绝缘操作杆传递给地面电工丙。
11）杆上作业电工下杆，工作完毕。
4 工具应用及推广前景
地电位作业法带电更换避雷器专用工具目前已经申请专利并且广泛应用于烟台地区带电更换避雷器作业中，有效的解决了地电位法无法更换避雷器的技术难题，并且提高了工作效率保障了作业人员的人身安全。2016年“地电位作业法带电更换避雷器专用工具”作为省公司十佳科技项目参加“科技创新项目展示会”得到了全省同行业专家的一致认可。
此项工具可以解决带电更换避雷器受地形因素制约无法开展的难题，并且操作简单，安全可靠。推广后，将显著扩大带电更换避雷器工作的作业范围，特别在农村、田野、山区等一些交通不便、地形复杂的地方，将有效提高区域的供电可靠性。
参考文献
[1] GB/T18857-2008配电线路带电作业技术导则.
[2] GB/T14286-2008带电作业工具设备术语.
[关键词]带电作业；地电位作业法；中间电位作业法
中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0095-01
1 研制背景及意义
避雷器就是在线路上或设备上人为制造绝缘薄弱点即间隙的装置，间隙的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于绝缘隔离状态，在过电压下间隙被击穿接地，放电、降压起到保护线路或设备绝缘的作用。金属氧化锌避雷器因其性能优良被广泛应用于10kV配电线路中，用以限制过电压，保护配电线路或设备。
在实际应用中，由于运行年限长、运行环境恶劣，特别是在雷电活动较为活跃的地区，一些避雷器经常会发生老化、故障等情况，严重影响配电线路和设备的安全运行，需要对这些避雷器进行更换。停电更换避雷器需要中断某一区域的电力供应，影响大量用户的正常生产和生活，降低供电可靠性，这种作业方式已经越来越不适应供电公司优质服务的要求和当今电网的发展趋势，非必须时一般不采用。
目前带电更换避雷器工作是通过中间电位作业法进行，即作业人员戴绝缘安全帽，穿全套绝缘服，操作绝缘斗臂车绝缘斗接近作业位置进行检修作业。中间电位作业法更换避雷器存在四处不足：一是受地形条件限制，电杆若处在山地、果园等复杂地形时，绝缘斗臂车无法到达作业位置，无法开展作业；二是企业成本高，需要出动作业人员数量多，出动大型车辆绝缘斗臂车；三是作业人员存在安全风险，配电线路紧凑，电气设备布置密集，作业范围窄小，作业人员靠近带电体作业，容易发生相地短路或相间短路危险；四是工作效率低，作业步骤多，程序复杂，工作耗时长。地电位作业法即作业人员通过脚扣攀登杆塔至适当位置，通过绝缘操作杆进行带电检修作业，应用此方法更换避雷器可以克服中间电位法更换避雷器时存在的不足，但是目前无地电位法更换避雷器的专用工具，导致地电位法更换避雷器工作无法开展。
2 专用工具结构介绍
电位作业法带电更换避雷器的专用工具包括易形套筒，避雷器抓手两部分。
易形套筒包括绝缘下底座，下底座左侧的前后两端各连接1个绝缘的“U”形横担卡槽，下底座右侧的中部连接绝缘操作杆卡环。下底座的中部连接绝缘主架，主架上连接“П”形支架，“П”形支架由水平板和水平板兩端的竖直板连为一体构成，“П”形支架的水平板的两端分别连接有第一轴承、第二轴承，第一轴承和第二轴承通过水平传动轴相连，第一轴承的外侧连接第一竖直齿轮，第二轴承的外侧连接第二竖直齿轮；“П”形支架的两个竖直板的外侧分别连接有第三轴承、第四轴承，第三轴承的上端连接第一水平齿轮，第四轴承的上端连接第二水平齿轮，第一竖直齿轮和第一水平齿轮啮合，第二竖直齿轮和第二水平齿轮啮合，第一水平齿轮通过第三轴承连接第一竖直齿轮轴，第一竖直齿轮轴连接操作杆套筒连接头，第二水平齿轮通过第四轴承连接第二竖直齿轮轴，第二竖直齿轮轴连接套筒连接头，套筒连接头活动连接可拆卸套筒，通过套筒连接头可以实现不同尺寸套筒的装拆，从而可以满足装拆不同尺寸螺栓的要求，“П”形支架的外部连接有绝缘罩，使易形套筒顶部包裹在绝缘罩内，即“П”形支架、第一轴承、第二轴承、水平传动轴、第一竖直齿轮、第二竖直齿轮、第三轴承、第四轴承、第一水平齿轮、第二水平齿轮、第一竖直齿轮轴、第二竖直齿轮轴均包裹在绝缘罩内。
避雷器抓手包括两个相互对称的环氧树脂制作的绝缘抓手，两个绝缘抓手的中部通过弹簧连接，每个绝缘抓手的一侧均设有半圆弧形抓手卡槽，每个绝缘抓手的另一侧均设有半圆形顶槽，两个半圆形顶槽构成圆形顶槽。绝缘抓手通过螺丝连接“”形抓手连接机构的上端，“”形抓手连接机构的下端设有带内螺纹的插孔，抓手连接机构通过插孔连接可旋转长丝杆，可旋转长丝杆的顶部设有控制绝缘抓手开口大小的锥形顶头，锥形顶头置于圆形顶槽下端，可旋转长丝杆的底部设有操作杆抓手连接头。
3 工具的使用方法
1）对易形套筒、避雷器抓手、绝缘操作杆进行外观检查确认无损坏及变形并用绝缘检测仪进行绝缘电阻检测，绝缘电阻值大于700MΩ。杆上电工甲、杆上电工乙依次攀登杆塔至距避雷器横担约1m的位置。
2）地面电工丙将第一绝缘操作杆穿过地电位法带电更换避雷器的专用组合工具的易形套筒的操作杆卡环，并与易形套筒的操作杆套筒连接头连接，完成第一绝缘操作杆和易形套筒的连接。
3）地面电工丙将连接好的易形套筒及第一绝缘操作杆通过绝缘绳索传递给杆上电工甲。
4）杆上电工甲通过第一绝缘操作杆将易形套筒举至避雷器横担高度，将易形套筒的“U”形横担卡槽卡到避雷器横担上，注意避雷器应位于2个“U”形横担卡槽之间，同时调整易形套筒位置，将套筒套到避雷器上桩头螺母上，完成易形套筒的安装。
5）地面电工丙将第二绝缘操作杆与避雷器抓手的操作杆连接头连接，完成第二绝缘操作杆和避雷器抓手的连接。
6）地面电工丙将连接好第二绝缘操作杆的避雷器抓手传递给杆上电工乙。
7）杆上电工乙将避雷器抓手举至避雷器高度，将避雷器抓手的绝缘抓手夹到避雷器本体上，同时旋转第二绝缘操作杆带动避雷器抓手的可旋转长丝杆旋转，使锥形顶头伸出，控制绝缘抓手开口变小，夹紧避雷器本体。
8）杆上电工乙握紧第二绝缘操作杆控制避雷器本体不发生转动，杆上电工甲旋转第一绝缘操作杆带动第一水平齿轮旋转，第一水平齿轮和第一竖直齿轮咬合，第一竖直齿轮随之旋转，通过和第一竖直齿轮连接的水平传动轴带动第二竖直齿轮旋转，第二水平齿轮和第二竖直齿轮咬合，第二竖直齿轮随之旋转，第二竖直齿轮带动套筒旋转，进而拆除避雷器上桩头螺母。拆除避雷器上桩头螺母后，杆上电工甲将易形套筒从避雷器横担取下，通过绝缘绳索将易形套筒和第一绝缘操作杆传递给地面电工丙。
9）地面电工丙将顶部连接有套筒的第三操作杆传递给杆上电工甲，杆上电工甲将套筒套到避雷器下桩头螺母上，杆上电工乙紧握第二绝缘操作杆，使避雷器绝缘抓手夹紧避雷器，避雷器不发生转动，杆上电工甲旋转第三操作杆拆将避雷器下桩头螺母拆除。
10）杆上电工乙将避雷器本体从避雷器横担取下，通过绝缘绳索将旧避雷器、避雷器抓手以及两支绝缘操作杆传递给地面电工丙。
11）杆上作业电工下杆，工作完毕。
4 工具应用及推广前景
地电位作业法带电更换避雷器专用工具目前已经申请专利并且广泛应用于烟台地区带电更换避雷器作业中，有效的解决了地电位法无法更换避雷器的技术难题，并且提高了工作效率保障了作业人员的人身安全。2016年“地电位作业法带电更换避雷器专用工具”作为省公司十佳科技项目参加“科技创新项目展示会”得到了全省同行业专家的一致认可。
此项工具可以解决带电更换避雷器受地形因素制约无法开展的难题，并且操作简单，安全可靠。推广后，将显著扩大带电更换避雷器工作的作业范围，特别在农村、田野、山区等一些交通不便、地形复杂的地方，将有效提高区域的供电可靠性。
参考文献
[1] GB/T18857-2008配电线路带电作业技术导则.
[2] GB/T14286-2008带电作业工具设备术语.