一种辅助型绝缘胶垫试验平台的研制

0 引言

电力生产过程中，为保证安全，工作人员在进行操作、试验等工作时，需要使用绝缘胶垫。作为保障人身安全的电力生产安全工器具，绝缘胶垫的绝缘性能是否合格就显得十分重要，因此其绝缘性能试验是电力生产运行维护过程中的一项重要工作。

根据DL/T 1476—2015《电力安全工器具预防性试验规程》规定，每年需要对辅助型绝缘胶垫进行工频耐压试验。其中，低压绝缘胶垫耐压试验电压为3.5 kV、高压绝缘胶垫耐压试验电压为15 kV，持续时间均为1 min，要求试验过程中和试验结束后均无放电痕迹[1]。通常，试验时要求在绝缘胶垫上下铺设湿布、金属箔或其他材料，并应比被测绝缘胶垫四周小200 mm。

1 绝缘胶垫工频耐压试验存在的问题

在绝缘胶垫工频耐压试验过程中，以下问题一直困扰着试验工作人员：由于绝缘胶垫在电力生产中具体用途不同，对绝缘垫的形状大小、耐压值等都有不同的要求。在进行工频耐压试验时，根据不同形状的绝缘垫上下铺设“较被测绝缘胶垫四周不大于200 mm”的极板较为困难，会耗费员工大量的时间，严重影响试验效率；市面上采购的试验台绝大多数是按照低压试验台来设计的，本体绝缘强度不够，无法进行高压绝缘胶垫工频耐压试验（15 kV）。在电极铺设完成后，要在上下极板接线以便加压和接地，由于极板上没有固定的接线点，员工需要另外接取试验电压，影响安全和效率。

针对以上问题，应设计一种简单易用的辅助型绝缘胶垫试验平台来代替原来的铺设方式，在保证绝缘强度足够的同时满足不同绝缘胶垫的尺寸需求，且方便员工接线，使试验效率大大提高[2]。

2 绝缘胶垫试验平台的设计思路

（1）由于铺设电极必须适用于不同大小、形状的绝缘垫，假如对应每种规格的绝缘垫均准备相应的极板，那将增加极板数量，降低工作效率，且花费巨大。因此，可用“化整为零”的思路，采用“积木式”极板设计方式，将极板分割成几种不同大小的“积木极板”，利用不同大小的“积木极板”进行多种拼接，迅速完成对不同绝缘胶垫的极板铺设工作，减少工作时间。

（2）采用高绝缘材料制作绝缘胶垫试验平台，可以从以下方面考虑：绝缘胶垫试验平台要能够应对不同尺寸的绝缘胶垫，即对于最大尺寸的胶垫仍可正常试验；绝缘平台要有足够的绝缘强度，可以进行高压绝缘胶垫工频耐压试验（15 kV）；操作平台的设计要符合人机工效要求，便于人员放置试验材料和移动。

（3）在极板上安装固定接线点。上极板因为连接试验变压器，需要足够的安全距离，实际操作中较难实现，所以决定在下极板安装接线点。接线点的材质采用紫铜，设计上比操作平台平面稍稍凸起一点，同时接线点与操作平台要有足够的绝缘，确保试验过程中不发生放电影响试验结果，并确保接线点与下极板接触良好且接线方便[3]。

3 绝缘胶垫试验平台的设计方案

3.1 “积木式”极板

“积木式”极板的材质采用接触电阻较小的紫铜，同时考虑到极板的结构强度及使用过程中的变形等问题，决定使用1.5 mm厚的紫铜箔。在进行多次讨论、模拟分割验证之后，针对现有各种不同尺寸的绝缘胶垫及未来可能会碰到的其他尺寸的绝缘胶垫，最终决定制作50个20 cm×20 cm正方形紫铜箔和200个10 cm×10 cm正方形紫铜箔，以满足各种不同尺寸的试验需求[4]。

3.2 绝缘试验平台

整个绝缘试验平台由两个环氧板材质组合而成，单张台面设计尺寸长×宽×高为1 500 mm×800 mm×770 mm，对于小尺寸的辅助型绝缘胶垫可只用一张台面单独完成试验；而对于尺寸较大的辅助型绝缘胶垫，可以用两张台面合在一起来完成试验。绝缘试验平台如图1所示。

图1 绝缘试验平台设计图

为了满足绝缘要求，整个装置的材料如下：平台的四角固定螺母采用M20圆头螺母，材料为普通钢材；为降低接触电阻，端子及电极材料采用紫铜；试验台上台面和下台面为20 mm厚电木板；为提高试验平台和大地之间的绝缘强度，试验台支撑脚采用电工绝缘杆；下台板支承环采用材料为45#钢。

3.3 绝缘试验平台试验接线电极设计

绝缘垫试验平台的正确接线是绝缘试验的基础，合理的接线电极的设计可以有效缩短接线时间，提高试验效率[5]。为了便于辅助型绝缘垫的试验，在设计中可以将试验电极的一极直接设计在绝缘试验平台上，具体结构如图2所示。

图2 绝缘试验平台接线端子设计图

从图2可以看出，本设计将电极直接嵌入试验平台表面，同时通过接线柱，将电极的一端引入到极板的下侧，便于直接和试验仪表的一极接在一起。整个电极嵌在电木板中，有效提高了整个设备的绝缘等级。

4 结论

综上所述，通过对绝缘垫试验过程中存在的难题进行研究，成功研制出一种采用“积木式”极板自由拼接的辅助型绝缘胶垫试验平台，有效解决了实际工作中的问题，填补了本单位绝缘胶垫试验工作的空白。同时，经过研究分析得出以下结论：

（1）该绝缘胶垫试验平台经过多次实际使用，均可顺利完成工作，将绝缘垫试验时间缩短50%以上，减轻了员工工作负担，提高了效率，这充分说明该平台的设计对于辅助型绝缘垫的耐压试验有重要意义。

（2）该绝缘胶垫试验平台由于电极可以自由拼接，因此理论上适用于任何形状、尺寸的绝缘胶垫，可以适配各供电局不同厂家的绝缘垫，而且紫铜片仅1.5 mm厚，容易拼接，操作难度低。

（3）该绝缘胶垫试验平台整体对地绝缘强度高，并通过耐压试验，可以安全进行高压绝缘胶垫耐压试验，充分保证试验过程中的人身安全。

（4）该绝缘胶垫试验平台高度、质量适中，方便操作和移动，有效减少了人员在搬运较重绝缘垫和试验材料时的受伤风险；该装置设计成本相对较低，用材较为简单，有利于批量生产，便于未来在电力行业推广。