10kV配网带电作业更换棒式瓷瓶工具的研制.doc

东阳供电局带电作业QC小组 10kV配网带电作业更换棒式瓷瓶工具的研制发布人：张捷华 编制人：虞向红 赵 健金华电业局东阳市供电局送配电工区带电作业QC小组2010年12月一、小组简介表1：小组概况小组名称金华电业局东阳市供电局送配电工区带电作业QC小组成立时间2010年1月注册时间2010年1月注册号DYQC-2010-12课题类型创新型成员人数9人持证率100%课题名称10kV配网带电作业更换棒式瓷瓶工具的研制活动情况活动时间:2010年1月-12月培训时间48小时/人活动次数15次出勤率100%表2：人员简介 序号姓名性别文化程度职称职务分工1朱向明男本科高级技师组长2付建平男本科技师组员3张捷华男大专技师组员4虞向红男大专技师组员5赵 健男本科助工组员6陈跃明男高中技师组员7厉 斌男高中中级工组员8 胡黎明男大专中级工组员9朱晓弟男大专中级工组员二、10kV线路带电更换棒式瓷瓶工作简介棒式瓷瓶的作用是固定支撑载流架空线，使载流导线与地绝缘，并使装置中处于不同电位的导体之间绝缘。棒式瓷瓶在长期运行过程中，由于各种原因会使棒式瓷瓶出现击穿、断裂等故障，需要及时进行更换。而10kV配网线路中棒式瓷瓶的使用量很大，因此，带电更换棒式瓷瓶是带电作业项目中比较常见的一项工作。三、选题理由（一）问题的提出随着带电作业的广泛开展，带电更换棒式瓷瓶成为带电作业项目中主要的工作之一。目前带电开展此项作业主要有二种方法：1、直接把导线放在绝缘遮蔽的横担上缺点：（1）要遮蔽横担和电杆，工作量大，操作繁琐，防放电间隙小。（2）导线不能固定，误动导线引起摆动极易发生危险。（3）小角度直线转角电杆不能使用本方法。2、绝缘车小吊臂吊挂导线缺点：（1）小吊臂受力有限，大档距导线不能使用。（2）安装小吊臂费时，绝缘工作斗转动不灵活，作业时间长，平均40分钟。（3）双回路不能满足安全距离要求，不能使用本方法。综合以上分析，上述二种方法都不能满足日益频繁的带电更换棒式瓷瓶的作业要求。（二）确定课题10kV配网带电作业更换棒式瓷瓶工具的研制（图1）为解决上述带电更换棒式瓷瓶作业中存在的问题，需要研制一种新工具，帮助我们高效、安全地开展带电更换棒式瓷瓶的工作。四、设定目标1、确定目标操作简单方便，20分钟完成带电更换棒式瓷瓶工作；防放电间隙不小于20cm；可以在双回路电杆和小角度直线转角电杆上作业。2、可行性分析：（1）2009年，我们的QC小纽解决了带电立杆时导线支撑的技术难题，带电更换棒式瓷瓶需要类似的导线固定支撑方法，我们有能力解决。（2）带电更换棒式瓷瓶的工作已经开展，我们积累了丰富的实践经验。（3）带电更换棒式瓷瓶主要是解决导线的支撑问题，线路上有很多支撑导线的设备供我们参考借鉴。五、提出方案并确定最佳方案小组使用“头脑风暴法”针对工具的选型提出各种方案，并用亲和图归纳整理如下： 图1 亲和图（一）工具结构选择根据亲和图，我们从以下方案进行分析验证：图2 工具结构选择图工具结构1、一体式2、分体式表3 结构分析表方案一分析特点结论分体式1、工具分为三部分：下卡槽、主材和上卡槽。2、主材起绝缘作用，下卡槽连接横担，上卡槽固定导线。优点：1、维护方便。2、操作灵活。缺点：1、制作复杂。2、机械强度需保证。采用试验时间：2010.9 地点:局试验地 责任人：赵健方案二分析特点结论一体式1、由绝缘材料包裹或一次成型。2、绝缘材料需要试验。3需要到特殊的工厂制作。优点：1、操作方便。2、绝缘机械强度高。缺点：1、材料价格贵。2、制作复杂。不采用试验时间：2010.9 地点:局试验地 责任人：虞向红经分析，一体式结构制作复杂，价格高，小组无法完成，不采用。分体式拆装方便，制作简便。因此采用上卡槽、主材和下卡槽的分体式结构。（二）选择主材主材必须满足以下要求：（1）电气特性：满足1分钟42kV工频耐压试验。（2）机械特性：按185mm2架空裸导线，左右档距各100m，计算导线下压力为200m*0.53kg/m*9.8N/kg1.038kN，取5倍安全系数，主材应承受5.19kN以上的下压力。经小组讨论，可供选择的材料是：棒式瓷瓶、氧化锌绝缘子和复合支柱绝缘子，分析结果见下表。表4 主材材料分析表方案一分析特点结论棒式瓷瓶1、搬运时撞碎一只。2、检查合格证，不需做绝缘和机械强度试验。3、重量约为4.5公斤，价格39元。优点：满足绝缘和机械强度要求，价格便宜。缺点：易破碎，不易保存和加工。不采用试验时间：2010.9 地点:局试验地 责任人：张捷华方案二分析特点结论氧化锌绝缘子1、检查合格证，不需做绝缘耐压试验。2、进行机械强度试验，可承受下压力小于5.19kN。3、重量0.5公斤，价格107元。优点：绝缘性能好，重量轻。缺点：1、材料价格贵。2、机械强度低。不采用试验时间：2010.9 地点:局试验地 责任人：张捷华方案三分析特点结论复合支柱绝缘子1、在工区车间做绝缘耐压试验。2、进行机械强度试验，可承受下压力大于5.19kN。3、重量1公斤，价格80元。优点：1、绝缘性能好。2、机械强度高。缺点：材料价格较贵。采用试验时间：2010.9 地点:局试验地 责任人：张捷华经过以上分析，复合支柱绝缘子各项性能比较好，选做主材。（三）上卡槽的制作经小组分析讨论，提出四种方案，通过试验分析选择图3 上卡槽分析图上卡槽方 案1、锁紧装置的双U型不锈钢卡槽2、棒式瓷瓶式的凹槽3、带保险扣的U型铝合金卡槽4、带锁扣的U型铝合金卡槽表5 方案1试验分析表 结构示意图试验分析特点分析结论1、 操作时间约1分钟。2、 操作过程中固定螺栓掉落。优点：导线固定可靠。缺点：1、结构复杂。2、操作繁琐。不采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明表6 方案2试验分析表 结构示意图试验分析特点分析结论1、 操作时间约3分钟。2、 使用扎丝固定导线。3、 要准备很多扎丝。优点：结构简单。缺点：1、时间长，操作繁琐。2、带电作业使用扎丝存在安全隐患。不采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明表7 方案3试验分析表 结构示意图试验分析特点分析结论1、 操作时间约5秒钟。2、 发生1次弹簧卡片损坏，扣环不能打开的故障。优点：1、操作方便。缺点：1、结构复杂，制作繁琐。2、容易损坏。不采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明表8 方案4试验分析表 结构示意图试验分析特点分析结论1、操作时间约5秒钟。2、未发生卡塞的问题。优点：1、导线固定较可靠。2、操作方便。 采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明经试验分析，以上4个方案均能够稳定固定导线，但是带锁扣的U型铝合金卡槽结构简单，操作方便，不易损坏，被采用。（四）下卡槽的制作图4 下卡槽分方案析图下卡槽的方 案1、螺栓固定U型卡槽2、弹簧固定U型卡槽表9 方案1试验分析表 结构示意图试验分析优缺点分析结论1、 操作时间约15秒钟。2、 固定至横担时不会发生摆动。优点：固定可靠、操作方便。缺点：操作较慢。采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明表10 方案2试验分析表结构示意图试验分析优缺点分析结论1、 操作时间约5秒钟。2、 固定以后，卡槽出现摆动现象。优点：操作方便。缺点：不能可靠固定、安全系数不高。不采用试验时间：2010.9 地点:模拟线路 责任人：胡黎明经过试验，螺栓固定U型卡槽在作业过程中更可靠，安全系数更高，被采用。（五）卡槽与主材连接方案选择小组经过讨论分析，提出2种连接方案，并试验分析。19第一方案 第二方案焊接法：用电焊连接卡槽和主材。螺栓固定法：使用螺栓固定卡槽和主材。图5 焊接示意图 图6 螺栓示意图螺栓固定焊接固定表11 卡槽与主材连接方案选择表试验方案试验结果第一方案卡槽和主材连接牢固，但复合材料被电焊损坏，不易焊接。第二方案连接简单方便，可以随时进行更换检查，但主材的绝缘性能，机械强度需要再检验。试验时间：2010.10 地点: 加工工厂 责任人：朱晓弟经过分析：螺栓固定法安全可靠，操作简单，方案可行。（六）确定最佳方案图7 最佳方案确定图选用上卡槽，下卡槽和主材的分体结构更换棒式瓷瓶工具的研制使用复合支柱绝缘子做主材上卡槽为带锁扣的U型铝合金卡槽下卡槽为螺栓固定U型卡槽六、制定对策表12 对策表序号对策目标措施地点负责人完成日期1购买材料，试验检测1.满足42kV工频耐压试验。2.横截面承受的轴力5.19kN。1、购买网内使用的高200mm的复合支柱绝缘子。2、做42kV工频耐压试验。3、做垂直横截面压力试验。开关厂、工厂，电气车间胡黎明2010.102制作上卡槽可以固定最大横截面240mm2的绝缘架空线。绘制图纸，委托工厂加工。班组、工厂虞向红2010.103制作下卡槽可以牢固连接58mm厚的横担。绘制图纸，委托工厂加工。班组、工厂张捷华2010.104使用螺栓连接主材和卡槽1.满足42kV工频耐压试验。2.横截面承受的轴力5.19kN。1.在主材和卡槽上打孔，使用螺栓固定。2.做42kV工频耐压试验。3.做垂直主材横截面压力试验。工厂、电气车间、模拟试验场地陈跃明2010.10七、对策实施实施一、主材制作购买网内使用的复合支柱绝缘子一只，高度为200mm，直径为60mm，如下图。图8 主材图片目标检查：根据试验，其可承受最大轴向压力大于20kN，1分钟42kV工频耐压试验合格，达到目标要求。实施二、制作上卡槽1、根据目标要求绘制加工图纸图9 上卡槽示意图宽度：60mm深度：90mm 卡槽 弹簧式保险扣 导线卡槽整体2、委托局加工厂制作的导线卡槽图10 上卡槽实物图目标检查：可以固定最大横截面240mm2及以下的各类绝缘架空线，操作灵活，达到目标要求。实施三、制作下卡槽1、绘制加工图纸 图11 下卡槽示意图长度:80mm 深度:90mm 宽:20mm卡槽侧面图 卡槽正面图 直径:12mm圆头螺栓 下卡槽整体2、委托局加工厂制作1个导线卡槽 图12 下卡槽正面图 图13 下卡槽侧面图目标检查：可以牢固卡住58mm厚的横担，达到目标要求。实施四、组装1、在主材顶部做2个内径8mm的螺栓孔，2孔间距24mm；在底部中心位置做1个内径12mm的螺栓孔。图14 主材顶部 图15 主材下底部2、在上卡槽底部做2个内径8mm的孔，和主材顶部的螺栓孔对应，如图所示：图16 上卡槽底部图3、在下卡槽上部做1个12mm的螺栓，和主材底部的螺栓孔对应，如下图：图17 下卡槽示意图4、使用螺栓组装 图18 卡槽与主材组装图目标检查：1、经金华送变电试验中心检测，1分钟42kV工频耐压试验合格，静负荷试验：荷重25.4kN，达到目标要求。检验报告如下： 图19 绝缘检测试验报告 图20 静负荷试验报告八、效果检查效果检查一:模拟现场操作：185mm2架空裸导线，左右档距各100米，横担长1500mm，更换A相瓷瓶。图21遮蔽A相导线和瓷瓶 图22 工具固定在横担上图23拆除导线绑扎丝 图24 导线放入卡槽固定图25 更换瓷瓶 图26 把导线放回到新瓷瓶绑扎经过五次模拟操作，平均用时18分钟，防放电间隙200mm，在双回路或小角度直线转角电杆上能满足安全距离要求，可以使用。达到预期目标！效果检查二:新工具规范带电更换棒式瓷瓶的作业方