浅析绝缘车使用工况以及对绝缘车的功能要求

浅析绝缘车使用工况以及对绝缘车的功能要求

尹亚平郑磊苑登波

（徐州海伦哲专用车辆股份有限公司江苏徐州221000）

摘要绝缘车自主开发与国内转化是绝缘车发展不变的主题。在绝缘车自主研发过程中，对使用工况没有足够的了解，对新品参数、功能、性能的设定不够成熟，产品的实用性不强，产品市场竞争力缺少实践经验支持。通过对绝缘车典型使用工况的调查与分析，归纳总结对绝缘性的功能要求，为新品的开发及老品的改进提供参考。

关键词：绝缘车；使用工况；功能要求

前言

我国经济建设的快速发展和人们生活水平的逐步提高，对电力配电网络运行的可靠及稳定性提出了更高的要求，为了达到电力施工机械化以及城乡供电系统的不间断供电，带电作业在线路施工和运行维护方面不可避免的普及起来，广泛开展带电作业技术进入了快速发展期。就拿走在全国带电作业前沿的广州供电局来说，2008年7月11日，首次完成配网带电作业接火，开启了历史新篇章；2008年完成带电作业114次；2009年共完成2229次；2010年共完成3078次；2011年共完成4097次；2012年共完成5093次；2013年完成数达6000次，成为带电作业新的里程碑。

绝缘型高空作业车作为带电作业的一种重要工具，具有作业效率高、升空便利、机动性强、作业范围大、机械强度高、电气绝缘性能好等优点，为现场施工人员的人身安全提供了有力保障，在我国电力系统中具有广泛应用前景和推广使用价值，其增长趋势是十分明显的。

现阶段我国带电作业主要用在35kV及以下的配电线路和变电站上，由于我国输电线路远离道路的特点决定，输电带电作业主要采用绝缘梯、绝缘绳等方法进入作业现场，采用斗臂车进行输电带电作业刚刚起步。从去年销售的车辆上看，用作配网的绝缘车占总绝缘车销售量的90%以上。下面主要对配网线路中绝缘车使用工况介绍，以及在使用过程中对绝缘车使用要求，需要从线路工况、作业项目、以及调研所得的作业要求进行总结，并结合车辆实际使用性能及可靠性要求进行分析，总结出车辆的参数设定、功能要求以及设计参考，使绝缘车更适应现场工况需要、并能提高工作效率及操作安全性。

绝缘车使用工况

配网线路中绝缘车使用工况从线路概况、带电作业项目、作业方式三方面介绍。

1配网线路概况

我国的电力线路分为输电（供电）线路和配电线路。供电额定电压在35kV及以上的高压电力线路称为输电线路，额定电压在10kV及以下的电力线路称为配电线路。我国目前的输电线路主要有交流35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV线路，直流50kV、±100kV、±500kV线路；目前正在开展交流特高压1000kV线路建设，及直流超高压±800输电建设。我国除了西北电网外，大部分电网的电压序列是500/220/110/35/10/0.38kV，西北电网的电压序列分别为750/330/110/35/10/0.38kV和220/110/35/10/0.38kV。配电线路主要为10kV线路。

电力线路按其结构可分为架空线路和电缆线路。架空线路主要由杆塔、横担、绝缘子、导线、金具、拉线、戗杆等组成。杆塔的高度由横担距杆顶距、高低压横担间距、线路弧垂、导线最小垂直离地距离等决定。10kV架空线路杆塔高度一般为13（15m杆）－18（21m杆）m。挡距一般规定：城市和居民区为40－50m，农村60－100m。导线间距不得小于0.8m（架空裸导线）。10kV架空线路导线最小垂直离地距离居民区为6.5m。目前城市配网发展趋势是线缆入地。

电杆埋设深度（埋深一般为杆长1/10加上0.7m；以下参数单位为：m）

2带电作业主要项目

根据Q/GDW520-2010《10kV架空配电线路带电作业管理规范》国家电网企业标准摘录带电作业方式可分为：绝缘杆作业法、绝缘手套作业法和综合不停电作业法。

带电作业项目按照作业难易程度，可分为四类：

第一类为临近带电体作业和简单绝缘杆作业法项目。临近带电体作业项目包括修剪树枝、拆除废旧设备及一般缺陷处理等；简单绝缘杆作业法项目包括清除异物、断接引线等。

第二类为简单绝缘手套作业法项目，包括断接引线；更换直线杆绝缘子及横担；不带负荷更换柱上开关设备等。

第三类为复杂绝缘杆作业法和复杂绝缘手套作业法项目。复杂绝缘杆作业法项目包括更换直线绝缘子及横担等；复杂绝缘手套作业法项目包括带负荷更换柱上开关设备、直线杆改耐张杆、带电撤立杆等。

第四类为综合不停电作业项目，包括直线杆改耐张杆并加装柱上开关或隔离开关、柱上变压器更换、旁路作业等。

3带电作业方式

按作业人员所处电位可以划分为地电位作业、中间电位作业、等电位作业三种

1.地电位（零电位）及作业法：

是指作业人员始终保持与大地（或杆塔）相同的电位，通过绝缘工具接触带电体的作业。

人与带电体的关系是：

大地（或杆塔）→人→绝缘工具→带电体

中间电位作业法的相对位置为

接地体→绝缘体→人体→绝缘体→带电体

人体通过两部分绝缘体分别与接地体和带电体隔开，由两部分绝缘体限制流经人体的电路，所以只要绝缘操作工具和绝缘平台的绝缘水平满足规定，由绝缘操作工具的绝缘电阻和绝缘平台的绝缘电阻组成的绝缘体，其绝缘电阻值R1、R2非常大即可将泄漏电流限制到微安级水平。

同时，中间电位人员前后两段空气间隙必须达到规定的作业间隙，由两段空气间隙组成的电容回路容抗XC1、XC2也就非常大，即可将通过人体的电容电流限制到微安级水平。中间电位作业就可以安全地进行。由于人体电位高于地电位，体表场强也相对较高，应采取相应的电场防护措施，以防止人体产生不适。

3.等电位作业及作业法

等电位作业是借助于绝缘工具使作业人员与带电体处于同一个电位上的作业。作业时人员永远与带电体保持接触。

人体与带电体的关系：大地→绝缘体→人体→带电体

在配网线路中进行带电作业主要为直接作业，作业人员穿戴全套绝缘防护用具直接对带电体进行作业（全绝缘作业法）。作业时，人体与带电体不是同一电位的，虽然无间隙距离，但人体是通过绝缘用具与带电体隔离开来的，因此，它对防护用具的要求是越绝缘越好。目前广泛采用的绝缘手套法，作业人员在绝缘斗臂车或绝缘平台上，穿戴全套绝缘服，戴绝缘手套，对带电设备、接地设备进行有效绝缘遮蔽，然后分相作业。属于中间电位作业。

对绝缘车要求

配网带电作业时对绝缘车要求从作业参数要求、安全性能要求、作业功能要求、辅助功能要求等方面介绍。

1作业参数要求

主要作业参数为最大作业高度、最大作业幅度、额定载荷。前一段时间对上海电力、广东立胜、广州电安进行使用工况的调研，这三家主要是进行10kV配网带电作业，作业高度主要为9m到15m，极少数在16-18m。立胜介绍工作区域在车辆侧面60°，作业高度要满足12m，作业幅度要满足7m；广州电安冯总介绍工作范围为臂架变幅夹角在45°~75°，作业幅度在6m，高度主要为9m和12m杆。综上，在10kV配网作业时，作业高度范围在9m~15m，在此高度应能满足侧向60°范围内臂架起升75°时作业幅度应大于6m。

在载荷方面，上海一般单人单斗作业，广东为双人单斗作业，按《配网带电作业用绝缘斗臂车技术规范》（征求意见稿）载荷设定应大于等于270kg；吊重上，最大重量器件为开关，重量为100-200kg，立胜认为，最大幅度时可不考虑吊重。因此，载荷应设定在大于等于270kg，吊重应大于200kg。

2安全性能要求

安全性能从使用绝缘材料、主绝缘保证、辅助绝缘保证、接地系统、有效遮蔽保证四方面介绍。

1.绝缘材料

目前我国带电作业使用的绝缘材料大致有下列几种：

（1）绝缘板材：包括硬板和软板。其种类有层压制品，如环氧酚醛玻璃布板和工程塑料中的聚氯乙烯板、聚乙烯板等。

（2）绝缘管材：包括硬管和软管。种类有层压制品，如环氧酚醛玻璃布管；带或丝的卷制品。

（3）塑料薄膜：如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚脂等塑料薄膜。

（4）橡胶：天然橡胶、人造橡胶、硅橡胶等。

（5）绝缘绳：天然蚕丝、人工化纤丝编织的，如尼龙绳、绵纶绳和蚕丝绳（分生蚕丝绳和熟蚕丝绳两种），其中包括绞制、编织圆形绳及带状编织绳。

（6）绝缘油、绝缘漆、绝缘粘合剂等。

下表所列为爱知绝缘车上装树脂材料表

最小有效绝缘/m1.01.51.52.03.0

按《配网带电作业用绝缘斗臂车技术规范》要求：用于10kV等级的斗臂车绝缘臂最小有效绝缘长度不小于2.5m；用于35kV等级的斗臂车绝缘臂最小有效绝缘长度不小于3.0m。

玻璃钢为脆性材质，安全系数应不小于5。

为提高电气绝缘性能通常需要增加辅助绝缘。

在美国的电工标准和ANSI/SIAA92.2-2001，不能认可没有下绝缘保护的高空作业车为绝缘高空作业车，因为在高空作业平台举升时，下臂或上臂的金属部分（上臂绝缘臂的下端）与低矮的高压、中压或低压带电体接触（或低于安全距离）将危及高空作业车和地面人员，产生巨大的安全隐患，，甚至危及生命。因此，在混合臂绝缘臂车的下臂和伸缩臂的转塔设置有绝缘段作为下绝缘，一般长度不小于0.4m。

带有小拐臂车辆，有时在小拐臂处设置有0.4m绝缘段，满足相间绝缘。

4.接地系统

绝缘高空作业车的底盘和副车架的可靠接地是重要的安全保护措施；尤其是在高电压的高电磁场强下带电作业时，充分保护地面人员和作业人员及车辆的安全。在配网带电作业时，必须退出重合闸，在带电作业时，万一发生绝缘击穿或接地短路时，可靠接地能充分保护车辆及工作人员的安全。对接地系统有如下要求：

接地线：≥25mm2铜线缆；

底盘和副车架的接地点：以副车架为整体接地体，确定接地母排（铜）与副车架可靠连接同时用于连接：接地线、导电尼龙带；

副车架与驾驶室（包括仪表控制系统）、底盘的柴油箱、液压油箱、PTO及液压泵的外壳等都进行可靠的接地连接。

5.有效遮蔽

平台处有电控系统的绝缘车，在进行带电作业时，电气元件在高压电场中受到影响，根据静电平衡原理，电场中的导体，不管是实心的还是中空的，由于静电感应而使电荷在导体的表面重新分布，当达到静电平衡后，导体内部（包括导体空腔内）任意一点的场强为零。装了金属外壳后，可以使处在金属外壳内部的任何电器不再受外电场的影响，保持静电平衡状态。所以，平台处电气元件应安放在金属盒内。

作业功能从操作舒适性、工况适应两大方面介绍。

1.操作舒适性

操作人员进行配网带电作业时，应穿戴全套绝缘保护装置，戴有绝缘安全帽、防护眼镜、绝缘衣、绝缘裤、绝缘鞋，手上要戴有三层手套，最里层为针织手套、外一层为绝缘手套、最外一层为皮革手套，作为绝缘手套的机械保护。穿着比较繁琐，尤其是手部，穿戴手套比较多，操作非常不方便，这就要求我们的绝缘车与操作人员进行互动的地方必须要容易、方便。例如，平台操作可选用多功能手柄，相关系动作应尽量组合或放在一起，尽量不选用不容易操作的小手柄。

在使用绝缘车进行作业时，通常需要使用绝缘工具，如绝缘毯、绝缘板、绝缘杆、绝缘套管、电钻、钳子螺丝刀等一些小工具。在平台上对这些工具的暂时存放进行考虑对操作人员操作效率及安全有很大的帮助。

有小工具盒可盛放电钻钳子螺丝刀等小工具

2.工况适应

带电作业对安全性要求非常高，而各种杆塔错综复杂的线路给作业环境造成很多的困难，对绝缘车作业的灵活性要求比较高。现在绝缘车具有的0.5m斗提升，工作斗回转，增加旋转小拐臂提供了更多的灵活性，整套装置组成一个直径5m，高度0.5m的环形，在不动主臂的情况下，作业范围非常广。一般要求斗提升在0.5m，小拐臂长度在800mm以上，斗回转与拐臂回转可实现抱杆。

下图展示的是小拐臂工作范围示意。

同时要求臂头管路尽量减少外露，防止与杆塔线路刮碰。

4辅助功能要求

辅助功能有平台倾倒功能、液压接口、工具箱容纳保证三方面介绍。

平台倾倒功能是相对普通高空车所专有的功能，绝缘车工作平台由玻璃钢外斗与内衬共同组成，设置倾倒功能是可将平台内物件或误入的液体倒出，或在对平台进行电气绝缘试验时方便将内衬取出。一般设定平台倾斜可达95°。

液压工具为线路工具中的主流，最基本最常用的是导线连接用的液压钳，与断线用的液压剪。而绝缘车液压动力系统提供液压工具的压力通常是属于低压系统，压力在20MPa左右，而导线的切断、压接与角钢的冲孔工具，需要高压系统70MPa的压力，此时绝缘车的液压压力输出需要加装增压器，或带有增压器的低压切断、压接工具。其它的液压工具一般均为低压系统，可以接上直接使用。

总结

这里所介绍的主要为南方电网的一些工况及需求，这也代表了带电作业绝缘车发展的一些趋势，至于更适合北方、西北方等其他地方的要求还需要进一步调研。