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摘要：定期开展运行变压器的预防性试验有助于发现变压器的潜在缺陷，对变压器的安全稳定运行具有重要意义，而目前变压器的预试过程中存在试验导线固定难、稳定性差、连接不到位等问题。为解决上述难题，研制了一种变压器预试用的绝缘杆。结合3D打印技术，设计并研制了新型变压器预试用的绝缘杆工具的零部件，对新型绝缘杆作业方式与传统作业方式在安全性和工作效率方面进行了分析研究。结果表明：该新型绝缘杆电气绝缘性能可靠，工作效率有效提升，可有效降低现场人员的作业风险。
关键词：变压器；绝缘杆；3D打印技术
1前言
变压器作为变电站中最重要的电力设备，根据电力设备预防性试验规程，需定期对500kV、220kV及110kV变压器进行预防性试验。其中，变压器套管的介质损耗测试、绝缘电阻测试及绕组直流电阻测试等试验接线必不可少，为减少接线次数，提高预试效率，传统的接线方法在工作效率和安全性上已无法满足现场作业要求。尤其在有限的人员配置情况下，对大型变压器进行试验接线需耗费大量时间，只有通过改进现有的试验方法和试验工具，才能保质保量地完成工作任务，以满足电力行业日益发展的工作要求。为保证测试线与变压器外壳的绝缘强度满足要求，传统的解决措施是用绝缘绳绑牢测试线固定于变压器外侧的消防管，由于测试导线较重，操作过程中工作人员需将手伸出到变压器散热片外，固定试验导线过程存在较大安全隐患、耗时长、工作效率低。因此，为提高试验接线的可靠性和实用性，确保试验过程中人员的安全，本文研制了一种新型变压器预试用的绝缘杆工具。
2传统变压器预试中存在问题
传统的变压器预防性试验中，由于缺乏专门固定试验导线的工具，导致工作效率较低。试验接线过程中存在人员现场拉拽、手提，具有一定的安全隐患，增加了安全事故风险[1]。现有技术中，试验导线的固定没有相关现成的工器具或装置，试验导线的固定需要利用绝缘胶带将试验导线固定到变压器的消防装置上，由于消防装置距离变压器具有一定的距离，在固定过程中，试验人员在固定过程中耗时较长，试验导线的固定过程容易使导线缠绕在一起，不利于试验结束后导线的回收。
2.1绝缘杆材质发展的特点
目前，我国生产绝缘杆的厂家众多，且良莠不齐，许多用户由于缺乏必要的检验手段，无法确定其质量优劣，如选择不当，误将质量低劣的绝缘材料用于电力设备重要部位将会造成重大事故，甚至危及人身及设备安全。通过对现有绝缘杆材质和新型绝缘材料的资料数据收集，汇总出现有传统绝缘杆与新型玻璃纤维材质技术参数对比，如表1所示。
表1我国各阶段绝缘杆材料主要指标
由表1数据可得，玻璃纤维材质比传统材质在密度和强度都提高了40%以上，吸水率降低了一个数量级，憎水性越好表明材料在雨天使用安全系数会更高，玻璃纤维材质的电阻率在干湿两种状态下都有明显的提高，电阻率越高，代表绝缘性能更加优越。电气介质损耗角相比传统材质也更优越，表明玻璃纤维制成的产品绝缘性能好，耐压水平高，有利于在高压环境中使用。
2.2国家技术标准
玻璃纤维在电气绝缘设备上具有众多优点，制造玻璃纤维绝缘杆的绝缘材料在物理、机械及介电性能应符合表2规定[3]。从表2可见，玻璃纤维绝缘杆完全符合国家相关标准。因此，本文将采用玻璃纤维作为新型绝缘杆的绝缘杆体。
3新型绝缘杆的研制
3D打印技术自2010年发展至今，已被广泛运用到生产生活的各个领域中。如何将3D打印技术引入电力行业是目前电力从业者广泛关注的话题。3D打印技术因其建模简单、程序转换速度快、打印方便等，从3D模型建立到成品打印的耗时与传统开发生产方式的耗时相比，可节省大量时间。3D打印采用可塑性耗材按照设计好的程序逐层累积叠加，最终将3D模型转变为实物。
新型绝缘杆主要分为底部固定器、中间滑扣器、顶部固定器、绝缘杆杆体四部分，以下将分别详述其功能和用途。1、绝缘杆的顶部固定器，根据现场作业要求及对试验导线接线的方便性考虑，对变压器三相试验导线进行固定时，尽量避免将其混在一起，因此三插头设计可有效解决上述问题。2、绝缘杆底部固定器，用来连接绝缘杆和变压器，通常是与变压器外部扇热片的连接导管相连，使其在作业过程中不掉落。3、绝缘杆的中间滑扣器，中间设计了圆孔状，主要功能是为了能根据变压器扇热片位置的不同灵活调整接线端口位置，圆孔两端是用来固定试验导线的辅助接线孔，使接线更加牢靠，不易脱落。4、绝缘杆杆体起到支持固定作用，并将顶部固定器、中间滑扣器和底部固定器连接在一起。新型绝缘杆的最终成品如图1所示。
图1新型绝缘杆实物图
4新型绝缘杆的应用
为检测新型绝缘杆的实际效果，将新型绝缘杆用于变压器预防性试验中。首先，将新型绝缘杆固定在变压器外壳散热片上，顶部固定器延伸到散热器外，然后将试验导线从变压器的套管引出分别放置在绝缘杆顶部固定器的三个凹槽内，避免试验导线相互缠绕。如此，有助于试验结束后的快速拆线与收线，缩短了现场试验接线的时间，提高了工作效率。
新型绝缘杆具有以下优点：(1)依照电力试验技术标准(DLIT878-2004)为基础设计，通过标准化部件尺寸，从而对新型绝缘杆的设计和应用方面做了充分考虑。(2)采用3D打印技术，简化了新型绝缘杆的制造周期。建立的3D模型可重复打印，准确可靠，节约了大量地制造成本和节省了时间。(3)减少试验导线接线环节，接线过程缩短至10分钟左右，确保作业安全的同时节约了时间成本。(4)新型绝缘杆易于固定在变压器散热片上，提高工作效率的同时降低了人员的作业风险。
5结语
新型绝缘杆解决了目前变压器试验过程中试验导线固定难、稳定性差、连接不牢固等问题，减轻了试验人员的作业安全风险，提高了工作效率，增强了试验现场对试验结果的分析判断能力，加强了高压试验工作的规范性和安全性。目前，新型绝缘杆已在高压试验专业推广应用，获得了较好的实用效果。
参考文献
[1]GB13398.带电作业用绝缘杆通用技术条件，1992．
[2]易辉．我国带电作业用绝缘杆材的现状与前景[J]．高电压技术，2004，27（4）：57-58．
[3]汪长亮，程德，陶照宇．新型绝缘杆绝缘试验装置的设计及应用[J]．安徽电力，2013，30（3）：21-23．
[4]DLIT878.电力试验技术标准，2004．
项目名称
基于3D打印技术的变压器预试辅助工具的研制
项目编号
031900KK52180042