葉一鳴，楊 罡，魯鵬程，韓 捷，劉曉，王曉聰，張量鈞，王劍宇

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州越秀供電局，廣東廣州 510000）

0 引言

電力資源持續(xù)化供應(yīng)是保證社會(huì)群體生活的基礎(chǔ)，也是社會(huì)持續(xù)化建設(shè)與發(fā)展的核心保障。盡管在此過(guò)程中，國(guó)家已發(fā)布了建設(shè)大型堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的政策與文件，但在電網(wǎng)資源日漸龐大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，電網(wǎng)故障的次數(shù)與頻率也越來(lái)越高[1]。為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定化運(yùn)行，需要定期進(jìn)行電網(wǎng)中電力設(shè)備的維修、安全檢查、線路施工等工作。在電網(wǎng)鋪設(shè)和維修的過(guò)程中經(jīng)常需要使用剝線器將電線表面的絕緣層剝除，以實(shí)現(xiàn)電線之間的導(dǎo)通連接。為加快剝線速度，人們開(kāi)發(fā)出了能夠輔助剝線的剝線器。

為解決現(xiàn)有剝線器在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足，提高剝線器的綜合使用價(jià)值，為電網(wǎng)作業(yè)提供全面優(yōu)化的技術(shù)輔助，設(shè)計(jì)了一種具有便攜式優(yōu)勢(shì)的半自動(dòng)剝線器裝置[2]。電網(wǎng)技術(shù)人員與維修安全工作人員可以使用此設(shè)備，進(jìn)行電力相關(guān)作業(yè)，保證電力作業(yè)的安全性，降低電網(wǎng)檢修與相關(guān)作業(yè)中安全事故的發(fā)生概率，給予電力用戶更加優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)與技術(shù)保障。

1 一種便攜式半自動(dòng)剝線器設(shè)計(jì)

1.1 便攜式半自動(dòng)剝線器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為滿足電網(wǎng)作業(yè)安全性與便捷性需要，需要在開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)前，進(jìn)行便攜式半自動(dòng)剝線器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。根據(jù)電纜線剝線操作需求，設(shè)置主體結(jié)構(gòu)主要由4 個(gè)部分構(gòu)成（圖1）。

圖1 便攜式半自動(dòng)剝線器整體結(jié)構(gòu)示意

裝置中的夾線機(jī)構(gòu)具有第一置線槽，主要用于夾緊導(dǎo)線，使導(dǎo)線無(wú)法脫離第一置線槽，同時(shí)確保導(dǎo)線只能沿其自身軸線方向移動(dòng)，而剝線機(jī)構(gòu)在整體結(jié)構(gòu)中的主要功能是刺破導(dǎo)線絕緣層，因此剝線機(jī)構(gòu)中需攜帶高硬度刀具，可輕松切開(kāi)導(dǎo)線的絕緣層。其次，裝置中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與剝線機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)剝線機(jī)構(gòu)，保證相對(duì)夾線機(jī)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀具能夠周向切開(kāi)絕緣層[4]。完成對(duì)主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)介紹后，下面將對(duì)不同構(gòu)件的細(xì)微部件構(gòu)成進(jìn)行描述（表1）。

表1 便攜式半自動(dòng)剝線器細(xì)部構(gòu)成

根據(jù)電網(wǎng)作業(yè)需求，所設(shè)計(jì)的夾線機(jī)構(gòu)包括固定座、夾線部和第一調(diào)節(jié)部，夾線部至少有2 個(gè)，且?jiàn)A線部滑動(dòng)安裝于固定座上，第一調(diào)節(jié)部用于帶動(dòng)夾線部相向或相離移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)夾緊或松開(kāi)位于夾線部之間的導(dǎo)線。

半自動(dòng)剝線器中的夾線部相向面為夾持面，夾持面中設(shè)有滾輪，通過(guò)滾輪可以實(shí)現(xiàn)被夾緊的導(dǎo)線能夠沿其自身軸線方向移動(dòng)[5]。第一調(diào)節(jié)部包括轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于固定座上的調(diào)節(jié)座，調(diào)節(jié)座具有能夠容納夾線部的容腔，夾線部位于所述容腔內(nèi)，容腔具有異形導(dǎo)向面，夾線部遠(yuǎn)離夾持面的一端為導(dǎo)向角，導(dǎo)向面與導(dǎo)向角配合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座，使所述導(dǎo)向角沿導(dǎo)向面移動(dòng)，從而改變各夾線部之間的距離。

另外，第一調(diào)節(jié)部還包括鎖緊結(jié)構(gòu)，通過(guò)鎖緊結(jié)構(gòu)可將調(diào)節(jié)座鎖止在固定座上。剝線機(jī)構(gòu)還包括刀具支座，刀具安裝在刀具支座上，刀具支座上還設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)刀具的結(jié)構(gòu)，其中包括第二置線槽，通過(guò)驅(qū)動(dòng)刀具移動(dòng)，可刺破位于第二置線槽內(nèi)的導(dǎo)線絕緣層。刀具包括刀頭、刀夾和撥桿，刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于刀夾內(nèi)，且撥桿與刀頭的刀柄連接，通過(guò)撥桿可撥動(dòng)刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)。在刀具支座上集成安裝孔，將刀具安裝于安裝孔內(nèi)，刀頭延伸至第二置線槽內(nèi)，刀夾側(cè)壁開(kāi)有第一穿孔，刀具支座位于刀具安裝孔的一側(cè)開(kāi)有第二穿孔，撥桿的一端穿過(guò)第二穿孔，并與所述刀柄連接。

半自動(dòng)剝線器主體具有第三置線槽，和夾線機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在剝線器主體的兩側(cè)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在剝線器主體結(jié)構(gòu)上，且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)部和傳動(dòng)部，兩者傳動(dòng)連接。傳動(dòng)部包括傳動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪具有第四置線槽，將傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于剝線器主體上，剝線機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)齒輪固定連接，通過(guò)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)剝線機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 剝線器橫向與縱向切割功能優(yōu)化

在操作中，將多個(gè)夾線部配合進(jìn)行導(dǎo)線夾緊，即多個(gè)夾線部需圍繞第一置線槽設(shè)置，當(dāng)將導(dǎo)線置入第一置線槽內(nèi)后，多個(gè)夾線部圍繞于導(dǎo)線的外周，此時(shí)只需令多個(gè)夾線部相向移動(dòng)頂緊導(dǎo)線，即可實(shí)現(xiàn)將導(dǎo)線夾緊，當(dāng)需要松開(kāi)導(dǎo)線時(shí)，使各夾線部相離即可[6]。為優(yōu)化夾緊效果，同時(shí)方便軸線移動(dòng)導(dǎo)線，在進(jìn)行功能優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定夾線部相向的面為夾持面，在夾持面設(shè)有滾輪，通過(guò)滾輪實(shí)現(xiàn)被夾緊的導(dǎo)線能夠沿其自身軸線方向移動(dòng)。

在此基礎(chǔ)上，將滾輪設(shè)置于夾持面上，滾輪的輪軸與被夾持的導(dǎo)線的軸線垂直，即滾輪的滾動(dòng)方向與導(dǎo)線的移動(dòng)方向相同。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦替代滑動(dòng)摩擦，確保在極大程度上降低夾持機(jī)構(gòu)在夾緊導(dǎo)線后對(duì)導(dǎo)線軸線方向上的摩擦阻力，相對(duì)輕松地拉動(dòng)導(dǎo)線相對(duì)剝線器軸向移動(dòng)。設(shè)置滾輪降低摩擦阻力以方便拉動(dòng)導(dǎo)線僅為較佳的一種設(shè)置方式，并不排除可以采用其他方式實(shí)現(xiàn)夾緊后的導(dǎo)線能夠相對(duì)夾線機(jī)構(gòu)軸向移動(dòng)的功能，例如，可以將夾持面的端面設(shè)置呈弧形面，通過(guò)該弧形面可以降低對(duì)導(dǎo)線軸向方向的阻力。

考慮到導(dǎo)向面為異形，其設(shè)置的原理類(lèi)似于凸輪結(jié)構(gòu)，隨著調(diào)節(jié)座的轉(zhuǎn)動(dòng)，夾線部的導(dǎo)向角沿導(dǎo)向面滑動(dòng)，由于異形的導(dǎo)向面上各點(diǎn)距離導(dǎo)線的距離不同。因此，夾線部在導(dǎo)向面的推動(dòng)下也會(huì)改變與導(dǎo)線之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座來(lái)調(diào)節(jié)各夾線部之間的距離。為滿足此方面設(shè)計(jì)需求，應(yīng)將多個(gè)夾線部圍繞導(dǎo)線周向布置，每一個(gè)夾線部需對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向面，且各導(dǎo)向面應(yīng)中心對(duì)稱(chēng)布置。如設(shè)計(jì)中設(shè)置了2 個(gè)中心對(duì)稱(chēng)的夾線部，便需要對(duì)應(yīng)設(shè)置2 個(gè)中心對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)向面，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座時(shí)，2 個(gè)導(dǎo)向面分別各自推動(dòng)2個(gè)夾線部移動(dòng)。當(dāng)需要夾緊導(dǎo)線時(shí)，朝夾緊方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座，在導(dǎo)向面的推抵下，2 個(gè)夾線部相向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的夾緊；當(dāng)需要松開(kāi)導(dǎo)線時(shí)，朝松開(kāi)方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座，此時(shí)夾線部失去導(dǎo)向面的限制處于松動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)線可輕松脫出夾線機(jī)構(gòu)外。

為保證在轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座的過(guò)程中能夠推動(dòng)夾線部按預(yù)定軌道移動(dòng)，在固定座上設(shè)置有滑軌，夾線部滑動(dòng)安裝于滑軌上。在滑軌限制下，夾線部只能沿滑軌朝靠近或遠(yuǎn)離導(dǎo)線的方向移動(dòng)。

通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)座可實(shí)現(xiàn)夾緊和松開(kāi)操作，但需在將導(dǎo)線夾緊后，采用一定的固定手段將調(diào)節(jié)座緊固，方能保證夾線的穩(wěn)定性。此外，該鎖緊結(jié)構(gòu)方式還可作為撥動(dòng)調(diào)節(jié)座轉(zhuǎn)動(dòng)的把手，方便人手握持操作，按照此種方式，完成剝線器橫向與縱向切割功能的優(yōu)化。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

現(xiàn)有的剝線器一般只針對(duì)線徑較小的電線線路，并且只具有橫向切斷的功能，在剝線同時(shí)，只能剝除導(dǎo)線端部的絕緣層，在使用現(xiàn)有剝線器進(jìn)行剝線操作時(shí)，只能將絕緣層橫向切斷后，再?gòu)膶?dǎo)線的一端將絕緣層從導(dǎo)線上拔出。為了解決傳統(tǒng)剝線器在使用中存在的問(wèn)題，輔助架空線路檢修作業(yè)，下面將通過(guò)實(shí)例應(yīng)用的方式，對(duì)此次設(shè)計(jì)的便攜式半自動(dòng)剝線器使用與操作性能進(jìn)行檢驗(yàn)。預(yù)期此次設(shè)計(jì)的剝線器可以適應(yīng)70～300 mm 等大線徑低壓架空絕緣導(dǎo)線的作業(yè)，除了能在端部剝除導(dǎo)線的絕緣層，還可以在導(dǎo)線中間任意位置剖除任意長(zhǎng)度的絕緣層。對(duì)于只需要中部接線的作業(yè)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)的剝線器即可輕松實(shí)現(xiàn)。

此次實(shí)驗(yàn)所選的參與單位為某地區(qū)大型供電單位，根據(jù)該單位工作人員反饋，每月需要執(zhí)行一次大型電網(wǎng)檢修作業(yè)，大部分作業(yè)需要人工完成，在剝除導(dǎo)線絕緣層的作業(yè)過(guò)程中不僅存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，也很耗時(shí)。

選擇該企業(yè)中電網(wǎng)某故障節(jié)點(diǎn)，作為此次施工作業(yè)的主要操作點(diǎn)，使用傳感器獲取該異常點(diǎn)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在7 根架空絕緣導(dǎo)線，需要通過(guò)剝切絕緣層的方式進(jìn)行重新連通。使用數(shù)字化技術(shù)對(duì)架空絕緣導(dǎo)線進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，明確對(duì)應(yīng)導(dǎo)線絕緣層需要切割的長(zhǎng)度，按照本文前面章節(jié)中所述內(nèi)容，進(jìn)行剝線器橫向與縱向切割參數(shù)設(shè)定，操作便攜式半自動(dòng)剝線器，執(zhí)行此次切割任務(wù)。完成切割后，使用高精度測(cè)量裝置，對(duì)切割的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。對(duì)比電纜線橫向與縱向切割成果與預(yù)設(shè)參數(shù)的差值，將其作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表2）。

表2 便攜式半自動(dòng)剝線器橫向與縱向切割偏差

從表2 可知，使用研究設(shè)計(jì)的便攜式半自動(dòng)剝線器，進(jìn)行電纜線的切割，可以實(shí)現(xiàn)將切割偏差控制在0.5 cm 之內(nèi)，誤差較小的可以在實(shí)際操作中忽略不計(jì)。綜上所述，說(shuō)明這個(gè)剝線器具有較強(qiáng)的操作性能，可以實(shí)現(xiàn)在具體作業(yè)過(guò)程中，結(jié)合電力工作需求，進(jìn)行電纜線的高精度切割，通過(guò)此種方式能夠保證電力檢修作業(yè)的安全性與可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的剝線器有手動(dòng)和純機(jī)械驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)兩種，手動(dòng)的剝線器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操作難度較高，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大且適用的場(chǎng)景有限；純機(jī)械驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)剝線器，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，產(chǎn)品制造成本高，且維護(hù)難度和維護(hù)成本較高。為此，開(kāi)展了便攜式半自動(dòng)剝線器的設(shè)計(jì)研究，并通過(guò)設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，證明此次設(shè)計(jì)成果的可行性。這個(gè)設(shè)計(jì)方案相對(duì)于現(xiàn)有的剝線器而言，具有應(yīng)用更加廣泛、使用功能更強(qiáng)的效果，可以根據(jù)電力作業(yè)實(shí)際需求用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備。