國網(wǎng)北京市電力公司海淀供電公司 吳 鋼 胡家欣 丁燕鵬 北京吉源普惠科技發(fā)展有限公司 孫琦碩

10kV配網(wǎng)架空線路柱上設備包括配電變壓器、JP柜、電壓互感器、負荷開關、計量表記等設備，周期性的運維檢修工作可保證配網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性，可以更好地為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活提供幫助。

柱上配電變壓器及JP柜按行業(yè)規(guī)程安裝位置距離地面3m以上，運維人員操作變壓器和JP柜時需登桿操作。登桿前運維人員需要進行登高防護用品的穿戴，登桿后距離變壓器等帶電設備較近，與帶電設備安全距離不容易掌控，導致各種操作十分不便捷。較高的操作位置、與帶電設備較近的距離都給這項工作增加了安全風險。此外，運維人員進行隱患排查時還需登高清除帶電設備纏繞的異物；在進行柱上設備缺陷及銘牌信息收集時，需要拉近拍攝距離才能使圖像清晰。并且夜間操作時還會有照明的需求。近年來，為全面推進臺區(qū)標準化建設，提高配網(wǎng)運維管理效率，JP柜等架空線路柱上設備安裝量逐年上漲，使得登桿操作方式所帶來的高空墜落、誤觸帶電部位和電弧灼傷等風險更加顯著，作業(yè)方式急需調(diào)整。在實際工作中，滿足安全標準的柱上標準配置的操作工具存在便捷性低、功能缺失的情況，作業(yè)工器具急需進行改進。

傳統(tǒng)絕緣操作桿滿足絕緣性能的要求，常用于架空線路刀閘的拉合，但功能較為單一。因此，現(xiàn)有文獻多是以絕緣操作桿為基礎對桿頭進行改進：文獻[1]研制了一種低壓空氣開關絕緣操作桿，延長操作人員與故障點之間的安全距離；文獻[2]提出的多功能絕緣操作桿將驗電和操作線路刀閘的功能合二為一；文獻[3]提供一種多功能便攜式絕緣工器具，實現(xiàn)輸電線路帶電清除導線異物工具、全角度便捷式導線接地線懸掛工具、驗電器有機集成；文獻[4]提出的多功能絕緣操作桿采用了“U+r”結構，具有驗電、折斷樹枝、照片拍攝和照明等功能。但現(xiàn)有文獻對絕緣操作桿的改進均未涉及JP柜低壓開關的可靠開合。

因此本文以絕緣操作桿為基礎，研制了一種適用于配電架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿，使得運維人員能夠站在地面遠距離操作JP柜低壓開關、進行異物清除、照片拍攝，同時實現(xiàn)夜間照明，保證電力企業(yè)工作人員的人身安全，提高事故搶修效率，滿足配網(wǎng)架空線路柱上設備運維工作的便攜性。

1 功能需求分析

1.1 操作JP柜低壓開關功能需求

JP柜全稱配電變壓器綜合配電箱，屬于10kV配電柱上變壓器臺區(qū)配套設備。0.4kV線路的計劃檢修、事故搶修和運行處缺工作中，需通過JP柜低壓開關完成斷電和送電操作。采用絕緣操作桿在地面對JP柜低壓開關進行遠距離拉合時，桿頭的光滑曲面與開關扳手屬于線接觸，容易出現(xiàn)滑脫和誤操作的現(xiàn)象。因此，為實現(xiàn)低壓開關的可靠開合，需要絕緣操作桿桿頭存在平面結構，能夠?qū)崿F(xiàn)與開關扳手大面積接觸，同時考慮開關扳手在閉合和斷開狀態(tài)下與垂直平面形成的不同角度。此外，考慮到低壓開關位于JP柜內(nèi)，施力方向應無柜體、橫擔等柱上設備的遮擋。

1.2 拍攝功能需求

在10kV線路運行維護中，工作人員需要對巡視過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷進行拍照收集，并能夠清晰讀取記錄柱上設備的銘牌信息。部分運維人員為了省時省力，采用手機進行遠距離拍攝，但拍攝效果通常不夠理想，畫面清晰度低，且部分角度存在遮擋，無法在地面直接進行拍攝。為獲得清晰的圖像信息，可將拍照設備固定在絕緣操作桿頭上，從而拉近拍攝距離，實現(xiàn)多角度拍攝。拍照設備外形需輕便小巧，裝設在操作桿頭上方便人員控制。拍照設備應配備藍牙功能，操作人員能夠在地面通過手機進行觀察和抓拍。

1.3 異物清除需求

及時處理柱上設備誤纏繞的異物是配網(wǎng)架空線路日常維護的重要工作。在大風天氣，經(jīng)常會有風箏線、塑料袋等纏繞至設備上；春夏季節(jié)，植物茂密生長也會導致與設備的距離過近，如不及時清理，當大霧或是雨雪天時異物絕緣強度降低，極易導致線路短路，引發(fā)線路跳閘。傳統(tǒng)異物清除辦法需要登高采用手鋸割斷，或使用絕緣操作桿將纏繞物挑撥下來，效率低、工作量大。為實現(xiàn)遠距離清除異物的功能，可將特制的手鋸固定在絕緣操作桿桿頭，且方向與桿體方向一致，便于運維人員操作。

1.4 照明功能需求

緊急情況下進行夜間運維工作時，人員手持照明設備無法完全覆蓋到柱上設備，光源從地面照射不僅亮度不夠，還容易在設備上形成陰影，影響工作效率。因此，近距離光源對于夜間操作是很有必要的。照明功能既可以獨立存在，但更需要的是為操作JP柜低壓開關、照片拍攝和異物清除時提供照明輔助。因此，照明設備需保證能分別與上述三種功能同時安裝于絕緣操作桿桿頭，其安裝位置需與各個功能結構相配合。

現(xiàn)有絕緣操作桿無法滿足上述四種功能，因此需要對絕緣操作桿桿頭進行改進?？紤]到電氣設備操作工器具嚴格的絕緣要求，需設計一款不破壞絕緣操作桿原始結構，且可轉換功能的模塊固定在絕緣操作桿桿頭，在進行相關操作時可對模塊上的功能設備進行快速的進行更換，同時在實現(xiàn)各項功能時能更加的便捷。

2 多功能絕緣操作桿

2.1 總體結構

本文研制的適用于配網(wǎng)架空線路柱上設備的多功能絕緣操作桿主要是由三部分結構組成：桿體、轉換模塊和功能結構。其中，功能結構包括JP柜低壓開關操作結構、異物清除結構、拍攝結構、照明結構。桿體選擇的是絕緣操作桿，電壓等級10kV、長度3m，符合行業(yè)規(guī)范的生產(chǎn)標準，并且能夠出示在保質(zhì)期內(nèi)的絕緣檢測報告。

固定模塊應根據(jù)絕緣操作桿桿頭的結構特性和四大功能的需求進行設計，實現(xiàn)桿頭與功能結構的緊密連接，同時實現(xiàn)功能的自由轉換。JP柜低壓開關操作結構需增大與開關扳手的接觸面積，防止滑脫現(xiàn)象。異物清除結構采用特制手鋸固定在轉換模塊上，實現(xiàn)柱上設備異物的快速清除。拍攝結構采用輕巧便捷的攝像頭設備，便于操作人員來控制。照明結構以體積小功率大為原則，為夜間工作提供良好的光源。

2.2 轉換模塊

轉換模塊起到了連接絕緣操作桿和功能結構的作用，提供一個穩(wěn)固的固定平臺。目前絕緣操作桿桿頭的固定方式有兩種，一種為螺紋固定，另一種為螺釘固定。對于螺紋固定方式的桿體，可以制作帶有相同螺紋接口底座的轉換模塊進行固定，其制作工藝較復雜，需要建模澆筑，螺紋的制作需與原始桿頭保持高度一致，因此生產(chǎn)成本較高，且對螺釘固定方式的桿體不適用。對于螺釘固定方式的桿體，轉換模塊的底座無需制作螺紋，但采用螺釘固定后，更換桿頭不夠便捷，并且改變了絕緣操作桿的原始功能。為了節(jié)約制作成本，保留絕緣操作桿的原始功能，擴大適用范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)對大部分現(xiàn)有絕緣操作桿的改造，本文決定采用抱箍式的固定方式。

轉換模塊需要穿插在桿頭上才能實現(xiàn)抱箍式固定，同時桿頭結構對轉換模塊起到限制位移的作用，進一步保證了模塊的穩(wěn)定固定?？紤]到固定功能結構需要具備較大面積的平面結構，因此，本文提出了“U+I”結構的轉換模塊，使用螺栓和螺母將U形板和I形板緊密固定在桿頭上。U形板和I形板上均進行開孔處理，使得功能結構能夠通過螺栓和螺母進行固定。

2.3 功能結構

轉換模塊用以連接桿體和各功能結構，多功能絕緣操作桿的具體實現(xiàn)方式如圖1所示。

JP柜低壓開關操作結構。為提高遠距離操作的可靠性，避免滑脫現(xiàn)象的發(fā)生，操作結構需增大與開關扳手的接觸面積。JP柜低壓開關扳手在斷開和閉合狀態(tài)下，均與垂直平面呈現(xiàn)60°的銳角?？紤]到最省力的施力角度為垂直向下，因此，操作結構需要在U形板兩邊固定向外開口30°的平面彎板，如圖1中結構a所示，朝上的彎板用于閉合開關，朝下彎板用于斷開開關。斷開開關時，將操作彎板搭接在開關扳手上，向下拉動桿體直至開關可靠斷開。閉合開關時，將操作彎板固定在轉換模塊U形板上板邊緣，向上推動桿體直至開關可靠閉合。

異物清除結構。架空線路柱上設備在實際運行中經(jīng)常受到外界環(huán)境干擾，異物纏繞和樹枝觸碰是導致線路短路的主要原因。因此，當柱上設備纏繞異物或周圍樹枝距離過近時要及時進行清除，消除隱患。異物清除結構如圖1結構b所示，使用尺寸較小的手鋸并在手柄部位開孔，通過螺栓和螺母固定在I形板上方，刀尖方向延桿體向上。使用時對準需割鋸的異物，前后推拉絕緣操作桿直至異物清除。

拍攝結構。根據(jù)轉換模塊的結構，拍攝結構應固定在U形板上方，受限于轉換模塊的尺寸大小，拍攝結構應使用配備藍牙功能的小型攝像頭，通過螺栓和螺母固定在轉換模塊上，如圖1結構c所示。拍攝前啟動攝像頭與手機藍牙配對，連接成功后進入拍照模式，再將攝像頭固定在轉換模塊上，手持絕緣操作桿對準需要拍照的部位，點擊手機拍照按鍵即可完成照片或視頻的拍攝。

照明結構。當照明結構與其余三項功能結合使用時，應根據(jù)功能的視覺特點進行靈活布置，如圖1結構d所示。與JP柜低壓開關操作結構結合使用時，照明設備固定在U形板上板面，彎板的后方；與異物清除結構結合使用時，照明結構應固定在I形板上，位于異物清除結構的下方；當與拍攝結構結合使用時，應布置在拍攝機構所在位置的前方，以提供充足的光亮。

3 實例應用

多功能絕緣操作桿制作完成后進行了現(xiàn)場測試，操作人員全程站在地面操作，避免了登高的危險，與帶電設備保持3m以上距離。操作JP柜低壓開關時，能夠一次成功，沒有發(fā)生滑脫現(xiàn)象，開關可靠動作。異物清除工作中，平均割鋸一根細小樹枝僅需2分鐘。在柱上設備近距離檢查缺陷時，對缺陷部位進行近距離拍攝，圖像清晰，耗時明顯減小，提高了缺陷收集工作的效率。夜間巡線及搶修時，照明結構可為各項功能提供充足的光源。

綜上，本文針對10kV配網(wǎng)架空線路柱上設備運維檢修工作的實際需要，研制多功能絕緣操作桿，絕緣桿結構穩(wěn)固，成本低，在保留桿體原始功能的情況下實現(xiàn)了JP柜低壓開關的開合、清除異物、拍攝照片以及照明功能，增強單體絕緣工器具功能。

研制配網(wǎng)架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿已推廣使用，實際使用效果表明，該多功能絕緣操作桿可以增大了操作距離，提高了操作人員的安全；操作JP柜低壓開關時可一次成功，避免了滑脫現(xiàn)象的發(fā)生；大大縮短了異物處理時間，提高異物清除工作效率；開發(fā)了近距離照片拍攝功能，可以獲得清晰的缺陷照片和銘牌信息照片，改變了信息收集的方式；有了照明功能的輔助，解決了夜間巡視時對柱上設備的操作和缺陷搜尋工作。本文提出的配網(wǎng)架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿攜帶方便，使用便捷，可自由轉換功能，具有很強的實際工程使用價值。