防坠落式可变向电动接地线操作杆的研究及应用

防坠落式可变向电动接地线操作杆的研究及应用

朱文彬 ,葛祎 ,秦宗兵,查显杰  ,张金

国网和县供电公司 安徽马鞍山市 238200

摘要：文章针对变电站电气设备检修时挂接地线工作进行深入研究，通过对传统的挂接地线操作模式进行颠覆性的改造设计，利用传感技术等科学的方法和手段，保障现场作业安全，提高工作效益。该装置应用磁吸原理，通过通电即可使电磁模块产生磁力，从而驱动电磁模块运动来固定接地线头，解决变电站设备定检、维修、试验任务时，挂拆接地线效率低，人身安全系数。文章从电磁模块、永磁同步电机驱动装置、转动关节、操作杆本体和无线遥控装置等组成部分进行剖析，通过对各功能模块的深入分析，进而实现对防坠落式可变向电动接地线操作杆的研究。

关键词：防坠落式；接地线挂接；变向操作杆；电动操作杆。

引言：现阶段，变电站每年都会有大量的设备定检、维修、试验任务，在进行作业前后都需要进行接地线的装设与拆除，而挂拆接地线的操作方法是将接地线头安装在手动接地操作杆的端部，通过手动旋转接地操作杆的方式进行操作。现有的挂拆接地线作业方式会带来以下三个问题：首先操作员戴上绝缘手套后手动旋转操作难度较大，经常要在每一相操作中途都要停顿调整再操作，操作多组接地线后手臂会发酸、乏力，甚至手会出现抖动现象，给后续操作带来不安全因素；其次在拆接地线时由于接地线头的方向偏移导致操作杆难以对准旋转；最后操作过程中接地线头易脱落,砸坏瓷瓶等设施。因此亟需一种更为快速、可靠、安全的接地线操作杆，保证工作的安全性和高效性。文章通过对现阶段市场上接地线挂接装置进行市场应用分析，从装置的整体结构设计，再到装置的生产组装制作，最后到装置的现场应用，进而达到对防坠落式可变向电动接地线操作杆的全过程分析研究，确保在变电站设备检修时挂接地线工作的可靠性。

一、装置市场应用分析

文章针对变电站挂接接地线操作流程进行市场调查分析后发现，针对挂接接地线操作杆的研究概况，目前只有关于操作杆电动装置的研究与设计，虽然实现了电机代替人力手动旋转，但是由于作业现场接地线头的方向偏移导致操作杆难以对准旋转以及操作过程中接地线头易脱落、砸坏瓷瓶等设施，导致这些装置不适用于现场作业和长期使用，因此该操作杆的研究及应用，可切实有效减少一线班组人员的劳动强度，减轻基层班组人员的工作负担，提高工作效率。

二、装置设计采用的技术路线

文章通过对接地线挂接操作杆的深入调查研究后发现，该装置采用的是磁吸式设计原理。在挂接地线时，作业人员将接地线头置于操作杆端部，通过无线遥控按钮通电即可使电磁模块产生磁力，驱动电磁模块运动从而固定接地线头，然后通过永磁同步电机PMSM驱动操作杆头部正转，从而达到挂接地线的效果；同理，在拆接地线时，调整好转动关节方向，再用销子固定好角度，对准接地线头，通过无线遥控按钮通电即可使电磁模块产生磁力，驱动电磁模块运动从而固定接地线头，然后通过永磁同步电机PMSM驱动操作杆头部反转，从而达到拆接地线的效果。

三、装置外结构设计

文章所研究的防坠落式可变向电动接地线操作杆旨在保证接地线头不会坠落的情况下更加快速地对准接地线头并驱动电机进行旋转，提高工作的安全性和效率。下面文章从电磁模块、永磁同步电机驱动装置、转动关节、操作杆本体和无线遥控装置等几个组成部分进行阐述，进而实现对防坠落式可变向电动接地线操作杆的全过程研究。

1.文章首先根据现场工作实际，统计公司所辖变电站内接地线头的型号、尺寸以及需要驱动接地线头的最大扭矩。并根据接地线头的尺寸，利用通电产生磁吸原理，设计电磁模块，并将其固定在接地线操作杆顶部槽口位置。通过电磁模块固定接地线头，避免了接地线头易砸坏瓷瓶等设施，实现“防坠落”。

2.文章根据接地线操作杆的尺寸，设计微型永磁同步电机微型以及无线遥控信号接收器，将其固定在接地线操作杆顶部槽口和转动关节之间。通过永磁同步电机PMSM驱动操作杆头部旋转，达到了省时省力的效果，实现“电动”。

采用永磁同步电机设计，具有以下技术特点：

2.1无齿化:电机采用永磁多极结构设计,极数最高可达300极，不用减速结构,可以直接输出很低的转速、很大扭矩，体积还很小，大大提高产品的使用寿命，提高校准效率和精度。

2.2宽调速:永磁低速同步电机在恒转矩、低温升的情况下用普通变频器调速范围非常宽，可到1Hz以下，远远大于普通感应电机调速范围。

2.3不烧电机:电机线电流始终恒定，起动时无冲击电流，在起动、缺相、卡死的情况下， 线圈不会烧坏,所以又称“不烧电机”,特别适合频繁正反转的场合。

2.4响应时间短:采用永磁同步电机响应时间很短，非常适合用在要求频繁正反转的场合。

2.5精度高:采用永磁同步电机转速改变只跟电源的频率有关，电压波动或负载变化,电机转速都是恒定不变的。

2.6低噪音:电机采用多极永磁结构,无减速齿轮,直接输出很低转速，自冷无风扇噪音,无电磁噪音,所以噪音很低，可以按要求做到静音。

2.7温升低:永磁低速同步电机没有普通感应电机转子绕组中的电流流动，转子没有电流没有产生热能的损耗,转子温升很低;另-方面低速永磁同步电机定子绕组电流不需要励磁，无功电流少，电机效率高,转子几乎又无热耗，所以电机整体温升很低，因此不需要风扇冷却，也大大增长了电机的使用寿命。

3.文章根据接地线头、电磁模块、操作杆顶部槽口和永磁同步电机的总体重量，设计出满足其承重能力的转动关节，并留出槽口给销子来固定转动关节的角度。通过增加了转动关节，调整好角度并用销子固定使其能适应不同角度的接地线头，实现“可变向”。在接地线操作杆的底部安装无线遥控按钮并使其固定。该装置是基于原来手动旋转的接地线操作杆本体上进行改，达到了在不影响绝缘性能的前提下提升了挂拆接地线效率的技术效果。

四、装置的应用及效益分析

文章针对变电站设备检修作业过程中精准挂接接地线工作流程提出全新的设计思路，通过采用科学的电力磁吸式设计，确保了接地线挂接工作的高精准性及有效性，大大节省了变电站设备检修维护时间。

1.安全管理效益显著

该装置的设计应用，避免了接地线挂接作业人员触电事故的发生，规避了触电风险，提高了供电企业的安全生产管理水平。同时装置的应用，大大提高了管理部门工作效率，缩短了设备检修维护工作时间，提高了供电可靠性。

2.社会效益

该装置的研究及应用，在行业内具有较强的可推广性，后期可推广应用到输配电班组的线路接地工作中去，为供电企业的线路维护工作提供更好的辅助性支撑。

结束语　文章通过从变电站接地线挂接装置的设计原理、功能结构组成及现场应用效果转化等方面进行研究分析，成功设计制作出一种全新的防坠落式可变向电动接地线操作杆。装置利用电动操作模式，实现对接地线挂接操作的精准对接过程，装置操作过程简洁明了，挂接流程精准无误，确保了接地线挂接操作过程的高效性，为供电企业安全生产管理工作提供了可靠的技术支撑。

作者简介：

朱文彬,1993年10月，男，汉，研究生，中级工程师，就职于国网和县供电公

司

葛祎，1994年10月，女，满，研究生，中级工程师，就职于国网和县供电公

司

秦宗兵，1978年10月，男，汉，本科，就职于国网和县供电公司

查显杰，1970年11月，男，汉，本科，高级工程师，就职于国网和县供电公司

张金，1987年9月，男，汉，研究生，中级工程师，就职于国网和县供电公司