变电站用接地线自动收线箱的研制.pdf

2023年第3期（总第30 3期）doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.03.006应用能源技术25变电站用接地线自动收线箱的研制赵晨，王瑞凯，常丹（河南省电力公司汤阴县供电公司，河南汤阴456 150)摘要：现阶段使用的接地线结构简单，且存在多股，经常会相互缠绕，需要手动才能一点点解开，不方便使用和回收，费时费力，影响工作效率。同时在使用时，接地线经常在地面上拖拽,磨损绝缘皮,降低接地线使用寿命的同时存在一定安全隐患的问题。为此本文研制了一种变电站用接地线自动收线箱。该收线箱的研制充分考虑了现场作业的实际需求，创新性地提出了一种自动化解决方案，通过模拟和现场测试，研究证实自动收线箱在各种环境条件下都能稳定工作，并显著降低了操作人员的劳动强度。关键词：接地线；自动收线箱；固定模块；绕线棒；电动转盘中图分类号：TM756Development of Automatic Wire Reel for Grounding Wire in Substation(Tangyin County Power Supply Company of Henan Electric Power Company,Tangyin 456150,China)Abstract:The grounding wire currently used has a simple structure and multiple strands,whichoften get tangled with each other and need to be manually untangled bit by bit,which is inconvenientto use and recover,time-consuming and laborious,and affects work efficiency.At the same time,when using it,the grounding wire often drags on the ground,wears out the insulation skin,reducesthe service life of the grounding wire,and poses certain safety hazards.To this end,this paperdeveloped an automatic wire reel for grounding wire in substation.The development of the wire reelfully considered the actual needs of field operations,and innovatively proposed an automated solution.Through simulation and field tests,it was confirmed that the automatic wire reel can work stably undervarious environmental conditions and significantly reduce the labor intensity of operators.Key words:grounding wire;automatic wire reel;fixed module;winding rod;electric turntable0引言在电力系统工作中，工作人员经常需要进行设备安装、检修等工作。为了保证人身、设备、电网的安全，作业时，就需要在设备上挂接地线，接地线是在电力系统中经常被使用的一种工器具，主要由导线夹、接地夹、接地软铜线及操作杆组成,现阶段使用的接地线结构简单,且存在多股，经常会相互缠绕，需要手动才能一点点解开，不方收稿日期：2 0 2 3-0 1-16修订日期：2 0 2 3-0 2-2 7作者简介：赵晨（19 8 7），男，工程师，研究方向为变电运维。文献标志码：AZHAO Chen,WANG Ruikai,CHANG Dan文章编号：10 0 9-32 30(2 0 2 3)0 3-0 0 2 5-0 4便使用和回收，费时费力，影响工作效率1-3。根据变电运维管理规定，变电运维人员在每次设备恢复送电操作后都需要将接地线整齐的缠绕在接地棒上，由于接地线均为有透明护套的多股软铜线组成,材质较硬,不易缠绕，且如需将接地线整齐缠绕在接地棒上,用力需均匀,否则将出现线与线之间缝隙不等的现象，影响美观4-5。但由于操作杆和接地软铜线较长、接地线较笨重,整个过程需2 3名员工配合，约8 10 分钟才能完成，不仅费力，而且耗时,不符合人机功效。同时在使用时,接地线经常在地面上拖拽，磨损绝缘皮,降26低接地线使用寿命的同时存在一定安全隐患。针对以上问题,文中研制一种变电站用接地线自动收线箱,装置采用同步转动结构,能实现接地线的自动缠绕，可有效避免接地线过长，容易在地面磨损的问题，可有效提高工作效率，降低劳动强度。1接地线的现状1.1临时接地线安全管理现状在实际使用中存在一些安全管理问题。首先，由于操作人员需要手动绕线，作业效率比较低,容易导致工作时间延长,增加安全隐患。其次，手动绕线容易造成接地线的损坏，影响使用寿命和安全性能。另外，由于接地线的长度和重量较大，便携性也存在一定问题,不利于施工现场的移动和操作6 。因此,针对临时接地线的安全管理现状，需要研发一种自动收线箱，以提高作业效率、保护接地线、提升便携性，从而更好地保障变电站施工和维护的安全。1.2自动收线箱研制现状目前，针对变电站接地线整理作业，传统的手工操作效率低下，劳动强度大，容易损坏接地线，且存在便携性问题。现已有一些自动收线箱的研制方案，但存在一些问题,如结构复杂、操作不便等。因此，需要对现有的自动收线箱进行改进和优化，以提高工作效率，降低劳动强度，保护接地线的安全性,并提高设备的便携性。在现有技术的基础上，通过采用高功率无刷电机，固定模块和绕线棒的结构设计，以及电动转盘的驱动方式,来研制一种更加高效、便携的接地线自动收线箱。1.3目前存在的问题（1）作业效率比较低传统的接地线整理作业需要人工手动操作，需要花费大量的人力和时间，效率低下。特别是在变电站等大型场所，接地线数量多、长度长，整理起来更加繁琐耗时。而且人工操作容易出现疏漏和错误,影响整体的安全性和可靠性7 。因此,需要研发一种自动收线箱来解决这一问题,通过自动化的方式来完成接地线的整理作业，提高工作效率，降低劳动强度，确保接地线的安全可靠性。应用能源技术(2）容易损坏接地线在传统的整理作业中，由于操作人员需要手动将接地线绕在绝缘棒上，容易造成接地线的拉扯和挤压，导致接地线的绝缘层受损,甚至出现断裂的情况。此外，由于操作人员的技术水平和操作经验的不同，也容易造成接地线的不均匀绕线，进一步影响了接地线的使用效果和安全性。因此需研制一种能够自动整理接地线的收线箱以提高接地线的使用寿命和安全性。(3)便携性问题传统的接地线整理作业需要人工操作，需要携带大量的接地线和工具，工作效率低下，而且操作过程中需要频繁移动和携带大量的设备，给工作人员带来了很大的劳动强度。此外，传统的接地线整理作业需要大量的人力和时间，无法满足现代变电站对作业效率和安全性的要求8 。因此，便携性问题是当前接地线整理作业中呕待解决的一个重要问题。为了解决这一问题,需研制一种新型的接地线自动收线箱，通过自动化的设计和高效的操作方式，可以有效提高作业效率,降低劳动强度,解决传统接地线整理作业中存在的便携性问题。2接地线自动收线箱研制方案2.1现状调研在进行现状调研时，需要对临时接地线安全管理、自动收线箱研制等方面进行深入了解。首先，需要了解目前临时接地线的使用情况和管理现状，包括使用频率、安全管理措施等方面的情况。其次,需要对自动收线箱的研制现状进行调研,包括已有的研究成果、技术方案、设备性能等方面的情况。同时,还需要对目前存在的问题进行分析，包括作业效率低、接地线易损坏、便携性问题等方面的情况进行调研和分析，为后续的完善设计方案和装置部件材质选择提供依据。通过对现状的深入调研，可以为接地线自动收线箱的研制提供重要的参考和指导。2.2完善设计方案完善设计方案包括对接地线自动收线箱的整体结构进行优化,以提高其稳定性和可靠性。在2023年第3期（总第30 3期）2023年第3期（总第30 3期）设计方案中,需要考虑到接地线的粗细和长度,以及绕线棒和固定模块的尺寸和材质选择。同时，还需要对电动转盘的转动速度和力度进行合理的设计，以确保接地线能够均匀、紧密地绕在绝缘棒上。此外，还需要考虑到收缩口的设计，以便根据绕线棒的数量来调节其大小，以适应不同数量的绝缘棒。通过完善设计方案，可以提高接地线自动收线箱的操作性和适用性，从而有效提高工作效率,降低劳动强度,减少接地线损坏的可能性，提高整体的使用效益。2.3装置部件材质选择在接地线自动收线箱的研制中，选择合适的材质对于装置的性能和使用寿命至关重要。首先，固定模块的材质需要具有足够的强度和耐腐蚀性,因此可以选择不锈钢或者铝合金作为材质。其次,绕线棒需要具有良好的导电性和耐磨性,因此可以选择铜或者铝作为材质。最后，电动转盘的材质需要具有良好的耐磨性和耐高温性能,因此可以选择工程塑料或者铝合金作为材质。通过合理选择装置部件的材质，可以确保装置在使用过程中具有良好的性能和稳定的工作状态。2.4装置整体结构优化装置整体结构优化主要包括以下几个方面：首先是整体结构的紧凑性和稳定性，通过合理设计装置的外形和内部结构，使得整个装置在使用过程中能够保持稳定的工作状态，同时尽可能减小体积,提高便携性。其次是材料的选择和加工工艺的优化，选用轻量化、高强度的材料，并采用先进的加工工艺，以确保装置在使用过程中能够承受较大的工作负荷和外部环境的影响。另外，还需要考虑装置的安全性和易维护性，通过合理的设计和结构优化，使得装置在使用过程中能够保证操作人员的安全，并且方便维护和保养，延长装置的使用寿命。最后，还需要考虑装置的美观性和人性化设计,使得装置在外观和操作上更加符合人体工程学原理，提高用户的使用体验。通过以上整体结构优化的措施，可以使得接地线自动收线箱在实际使用中能够更加稳定、安全、便捷和高效。应用能源技术3装置组成及功能变电站用接地线自动收线箱装置主要由固定模块、绕线棒、电动转盘等部分组成，其结构如图1所示。图1变电站用接地线自动收线箱结构示意图(1)固定模块固定模块是接地线自动收线箱中的一个重要组成部分,其主要作用是固定绝缘棒,与电动转盘相连。固定模块的设计是为了确保绝缘棒在绕线过程中能够稳固地固定在位置上，采用可收缩口结构，根据缠绕绝缘棒的数量调节收缩口的大小，确保绝缘棒能够牢固地固定在固定模块上。同时，固定模块还需要具备一定的稳定性和耐用性，以确保在操作过程中不会出现松动或损坏的情况。在设计固定模块时，需要考虑材质的选择、结构的稳定性以及操作的便捷性，以确保固定模块能够有效地配合其他部件完成接地线绕线整理作业。固定模块的设计合理与否直接影响到整个接地线自动收线箱的使用效果和稳定性,因此在研制过程中需要对固定模块进行充分的考虑和优化。(2)绕线棒绕线棒其主要作用是将接地线整理缠绕在绝缘棒上。绕线棒的一端与电机为传动连接,通过采用往复丝的结构设计，当电机通过转动盘带动固定模块转动同时电机带动绕线棒转动，接地线绕在带螺旋纹的绕线棒上，绕线棒和电机相连，螺旋纹的间距由接地线的粗细决定，确保电机每转一圈接地线在接地棒上也缠绕一圈，同时接地线27日28固定夹在铁棒上往下移。这样的设计可以有效地保证接地线的整齐缠绕，避免交叉和混乱，提高工作效率。同时,通过电机的带动,接地线固定夹在铁棒上往下移，可以确保接地线的牢固固定，避免松动和损坏，提高了安全性和可靠性。这种设计结构简单,操作方便,可以有效降低劳动强度,提高工作效率,是一种非常实用的自动收线箱设计方案。(3)电动转盘电动转盘其主要作用是通过带动固定模块来驱动接地棒旋转，从而完成接地线绕线整理作业。电动转盘与绕线棒相连，通过高功率无刷电机的传动连接，当电机带动转盘转动时，同时带动绕线棒进行旋转。接地线穿过固定夹，随着绝缘棒的旋转，固定夹会往下运动，将接地线整齐均匀地缠绕在绝缘棒上。电动转盘的设计采用可收缩口结构,根据缠绕绝缘棒的数量来调节收缩口的大小，确保接地线能够紧密地缠绕在绝缘棒上。通过电动转盘的运转，可以有效提高工作效率,降低劳动强度，同时保护接地线不易损坏，具有较好的便携性。4效益分析(1)经济效益文中研制的变电站用接地线自动收线箱可以间接产生经济效益。首先，研制变电站用接地线自动收线箱，在接地线完成作业时，可快速对接地线进行收卷整理，避免现场线路杂乱造成的隐患事故，大大提高工作效率。其次,由于自动收线箱的使用可以减少接地线的损坏，延长了接地线的使用寿命,减少了更换和维修的成本。此外，自动收线箱的便携性和易操作性也可以减少人员培训成本和操作成本。综合来看，接地线自动收线箱的研制和使用可以带来明显的经济效益,为变电站的运行和维护节约了大量的成本。(2)社会效益变电站用接地线自动收线箱的研制将带来对社会的积极影响。首先，该装置的使用将大大提高变电站接地线整理作业的效率，减少了人工操应用能源技术作的时间和劳动强度,有助于提高工作效率，减少人力资源的浪费。其次，由于接地线整理作业的自动化，可以减少人为操作失误，提高了作业的安全性和可靠性,有助于减少事故的发生。此外,该装置的便携性和易操作性也将为变电站的维护和管理带来便利,有助于提高变电站的运行效率和安全性。因此,接地线自动收线箱的研制将为变电站的运行和管理带来积极的社会效益。5结束语变电站用接地线的整理和收线工作一直是一个繁琐且耗时的任务。目前的接地线整理工作主要依靠人工完成，效率低下且容易损坏接地线，同时也存在便携性问题。因此,文中研制一种变电站用接地线自动收线箱，该装置箱通过采用同步转动结构，能实现接地线的自动缠绕，可有效接地线的磨损，提高接地线使用寿命，增强装置适用性。接地线使用后可自动收缩,直接避免了使用时和使用后，需要反复缠绕、整理、存放的问题，大幅度降低劳动强度,提高工作效率。参考文献1李涛，吴波，汤建磊,等.便携式接地线收纳装置J.电气技术与经济,2 0 2 3(2):12 8-130.2田亮，孟繁琪,赵志刚.一种便携收放分相接地线装置的研制J.电工材料,2 0 2 3（6）：38-40,43.3尚将，王统，郑则诚，等.10 kV便携式接地线组合装置的研究与应用J.机电信息，2 0 2 0（2）：38-39.4 徐伟,侯锐,陈耀君.10 kV配网接地线新式辅助绕线架研制J.中国科技信息,2 0 19（17：6 061,63.5肖远奇，游运.一种新型配网接地线工具架的研制J.科技创新与应用,2 0 19(7)：10 3-10 4.6杨会涛，刘谷花,赵宪忧.高压接地线专用存放柜的研究与应用J.电工技术,2 0 18（7）：130 131,134.7顾红友，陈伟君.高压接地线收纳小车的研发J.农村电气化,2 0 2 3(3)：8 4-8 5.8禹凯元.便携式接地线收纳装置J.农村电工，2018,26(10):30-31.2023年第3期（总第30 3期）