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        一種便攜式組合式多功能杖的研制

        2023-06-08 05:14:34吳敵楊忠李巍李華鵬王鑫
        機(jī)電信息 2023年11期
        關(guān)鍵詞:驗(yàn)電器驗(yàn)電儲(chǔ)物

        吳敵 楊忠 李巍 李華鵬 王鑫

        摘要:貴州省輸配電線路多建于山地和鄉(xiāng)寨之間,供電人員在山林鄉(xiāng)寨中巡視線路存在諸多安全隱患。除此之外,電力人員進(jìn)入山林鄉(xiāng)寨巡視需要攜帶大量工器具,如驗(yàn)電器、砍伐樹木的刀具、絕緣操作棒、測(cè)量工具以及醫(yī)護(hù)用品等,增加了工作人員的外出工作負(fù)荷。為了減輕工作人員的外出工作負(fù)荷,提高工作效率,研制了一種便攜式組合式多功能杖。該多功能杖具備以下功能:對(duì)10 kV設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電;內(nèi)置刀具可用于砍伐巡視通道和電力設(shè)備周圍的樹竹障;采用中空結(jié)構(gòu),可攜帶應(yīng)急物品和卷尺等測(cè)量工具;杖身可用于探路、支撐或用作絕緣棒等。該多功能杖既可作為巡視探路杖,也可拆開分成多節(jié),充當(dāng)驗(yàn)電器、砍伐刀具和絕緣棒等不同工器具。

        關(guān)鍵詞:便攜式;組合式;多功能;絕緣棒;10 kV驗(yàn)電器

        中圖分類號(hào):TM755? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? 文章編號(hào):1671-0797(2023)11-0049-04

        DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.013

        0? ? 引言

        貴州省的地貌環(huán)境是多高原山地,輸配電線路常常建于山地和鄉(xiāng)寨之上[1],這大大增加了供電人員開展巡視工作的難度。在山林鄉(xiāng)寨中巡視線路,常遇到諸如蛇蟲咬傷、巡視通道和電力設(shè)備周圍長(zhǎng)滿雜草影響視線、地形復(fù)雜濕滑造成摔倒跌落以及在鄉(xiāng)寨中被狗咬等安全隱患。除此之外,在山林鄉(xiāng)寨巡視中常常需要完成多項(xiàng)工作,如對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電、砍伐存在安全隱患的樹竹障以及用絕緣棒進(jìn)行停送電或絕緣操作等。這就要求電力人員在進(jìn)入山林鄉(xiāng)寨巡視前攜帶大量工器具,如驗(yàn)電器、砍伐樹木的刀具、絕緣操作棒、測(cè)量工具以及醫(yī)護(hù)用品等。這些工器具不僅繁重不利于攜帶,而且大多數(shù)情況下容易被落下。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員臨時(shí)需要驗(yàn)電或者使用絕緣棒時(shí)卻發(fā)現(xiàn)沒有攜帶相應(yīng)工器具,便只能原路折返,難免會(huì)影響工作進(jìn)度和工作效率。

        針對(duì)以上問題,研制了一種便攜式組合式多功能杖。該多功能杖具備以下功能:能對(duì)10 kV電力設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電;內(nèi)置刀具可用于砍伐巡視通道和電力設(shè)備周圍的樹竹障和雜草;采用中空結(jié)構(gòu),可攜帶防蟲噴霧、創(chuàng)可貼等應(yīng)急物品和卷尺等測(cè)量工具;杖身可用于探路、支撐等。該多功能杖既可作為巡視探路杖,也可拆開分成多節(jié),充當(dāng)驗(yàn)電器、砍伐刀具和絕緣棒等不同工器具。因此,工作人員不用再攜帶大量繁重的作業(yè)工器具,同時(shí)也杜絕了漏帶工器具的情形,減輕了工作人員的工作量,加快了工作進(jìn)度,提高了工作效率。

        1? ? 便攜式組合式多功能杖總體設(shè)計(jì)

        1.1? ? 絕緣材料的選擇

        便攜式組合式多功能杖主要使用的材料為絕緣材料。現(xiàn)階段,絕緣材料多種多樣,主要有樹脂、橡膠、大理石和玻璃等。在選擇便攜式組合式多功能杖的絕緣材料時(shí),除考慮材料的絕緣性能外,還需考慮材料的其他性能,如重量要夠輕,易于操作;硬度要夠大,便于支撐;不宜過脆,以防摔斷或者操作過程中受力斷裂;防潮干燥性能要好,防止受潮導(dǎo)致設(shè)備導(dǎo)電。綜合考慮以上材料性能需求,玻璃鋼環(huán)氧樹脂具有輕便、質(zhì)地硬、不易碎裂和防潮等特點(diǎn)[2-3],因此采用其作為便攜式組合式多功能杖的主要材料。

        1.2? ? 總體設(shè)計(jì)

        便攜式多功能杖總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

        便攜式多功能杖長(zhǎng)1.6 m,寬0.15 m,整個(gè)設(shè)備由手柄、絕緣儲(chǔ)物棒1、絕緣儲(chǔ)物棒2、10 kV驗(yàn)電器和支撐端五部分組成。設(shè)備外殼除了連接處的螺口和螺牙為金屬制品外,其他均為絕緣材料制作而成。該多功能杖的首端是絕緣儲(chǔ)物棒1,長(zhǎng)0.3 m,主要功能是存儲(chǔ)防蟲噴霧、創(chuàng)可貼等應(yīng)急物品和卷尺等測(cè)量工具,同時(shí)也是砍伐刀具的手柄和絕緣操作棒的最末端。多功能杖中間段是絕緣儲(chǔ)物棒2,整體長(zhǎng)1 m,主要功能是存放砍伐刀具和絕緣操作棒的操作頭,同時(shí)也是絕緣操作棒的主體部分。10 kV驗(yàn)電器部分長(zhǎng)0.2 m,主要功能是對(duì)10 kV電力設(shè)備和線路進(jìn)行驗(yàn)電。驗(yàn)電器的尾部連接著支撐端,支撐端長(zhǎng)0.1 m,用于支撐地面,特別是泥濘濕滑的山路和鄉(xiāng)村土路,同時(shí)也對(duì)10 kV驗(yàn)電器感應(yīng)端起到保護(hù)作用。

        2? ? 便攜式組合式多功能杖主要部分設(shè)計(jì)

        2.1? ? 絕緣儲(chǔ)物棒1設(shè)計(jì)

        絕緣儲(chǔ)物棒1設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

        絕緣儲(chǔ)物棒1為中空結(jié)構(gòu),主要用于儲(chǔ)存防蟲噴霧、創(chuàng)可貼等應(yīng)急物品和卷尺等測(cè)量工具,同時(shí)也是砍伐刀具的手柄和絕緣操作棒的最末端。絕緣儲(chǔ)物棒1與手柄的連接處是螺口,該螺口平時(shí)用于連接手柄,也可用于連接砍伐刀具,使絕緣儲(chǔ)物棒1充當(dāng)?shù)毒叩氖直蛘哌B接絕緣操作頭,整體充當(dāng)絕緣操作棒的最末端。絕緣儲(chǔ)物棒1與絕緣儲(chǔ)物棒2的連接處是螺牙,該螺牙下端僅連接絕緣儲(chǔ)物棒2。

        2.2? ? 絕緣儲(chǔ)物棒2設(shè)計(jì)

        絕緣儲(chǔ)物棒2設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

        絕緣儲(chǔ)物棒2為中空結(jié)構(gòu),主要用于存放砍伐刀具和絕緣操作棒的操作頭,絕緣儲(chǔ)物棒2自身也是絕緣操作棒的主要組成部分。絕緣儲(chǔ)物棒2與絕緣儲(chǔ)物棒1的連接處是螺口,該螺口平時(shí)用于連接絕緣儲(chǔ)物棒1;絕緣儲(chǔ)物棒2與10 kV驗(yàn)電器的連接處是螺牙,平時(shí)用于連接10 kV驗(yàn)電器。將絕緣儲(chǔ)物棒2作為絕緣操作棒使用時(shí),可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際高度決定,將多節(jié)絕緣儲(chǔ)物棒2相連接,再在末端接上帶絕緣操作棒操作頭的絕緣儲(chǔ)物棒1,便構(gòu)成了一根完整的絕緣操作棒。

        砍伐刀具設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

        砍伐刀具的刀柄端為螺牙,用于連接絕緣儲(chǔ)物棒1,刀身為鐵制品,設(shè)計(jì)上采用電力運(yùn)維常用的刀具規(guī)格,即刀寬為0.1 m,長(zhǎng)為0.3 m。

        絕緣操作棒操作頭設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

        絕緣操作棒操作頭整體均為金屬材料所制,其左側(cè)的螺牙用于連接絕緣儲(chǔ)物棒1。操作頭設(shè)計(jì)兩個(gè)彎鉤,彎鉤1彎曲幅度大,且整體較厚重,易于勾住物體,使其不易掉落,適合將物體從地面套住送到電桿設(shè)備處,如將跌落式熔斷器的活動(dòng)端送上電桿并與跌落式熔斷器進(jìn)行組合;彎鉤2彎曲幅度小,整體較為尖細(xì),適合人在低處操作絕緣操作棒套住高處設(shè)備的操作環(huán),如對(duì)高處設(shè)備的停送電操作。

        2.3? ? 10 kV驗(yàn)電器設(shè)計(jì)

        10 kV驗(yàn)電器設(shè)計(jì)圖如圖6所示。

        驗(yàn)電器右側(cè)的螺口用于連接絕緣儲(chǔ)物棒2。當(dāng)對(duì)10 kV電力設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電時(shí),需要保持0.7 m的安全距離。而對(duì)處于電桿上的輸配電線路或電力設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電時(shí),則可以根據(jù)實(shí)際高度連接多節(jié)絕緣儲(chǔ)物棒2,以達(dá)到需求高度進(jìn)行安全驗(yàn)電。驗(yàn)電器左側(cè)連接著金屬支撐端,支撐端除支撐作用外,主要用于保護(hù)驗(yàn)電器的金屬接頭不被損壞,在使用驗(yàn)電器時(shí)需將支撐端取下。驗(yàn)電器的表面設(shè)置一控制聲光的按鈕和一排并聯(lián)的LED燈,聲光按鈕用于自檢裝置聲光系統(tǒng)是否正常,LED燈是在檢測(cè)到設(shè)備帶電時(shí)起到警示作用。

        10 kV驗(yàn)電器工作原理圖如圖7所示。

        驗(yàn)電器的金屬接頭連接著銅片傳感器,利用銅片傳感器將10 kV線路的電場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓信號(hào),再用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將采集到的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳入微機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到電壓信號(hào)時(shí),則證明電力線路或電力設(shè)備帶電,微機(jī)系統(tǒng)控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào),并閃爍LED燈。當(dāng)按下聲光按鈕時(shí),微機(jī)系統(tǒng)也控制LED燈閃爍和蜂鳴器報(bào)警,起到自檢作用,檢測(cè)聲光系統(tǒng)是否正常,防止驗(yàn)電時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)造成人身事故。

        3? ? 便攜式組合式多功能杖實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        3.1? ? 10 kV驗(yàn)電器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        10 kV驗(yàn)電器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是測(cè)試驗(yàn)電器工作的極限次數(shù),以保證設(shè)備的可靠性。在此可設(shè)置實(shí)驗(yàn)如下:

        方案1:選擇一臺(tái)明確帶有10 kV電壓的電力設(shè)備,用該驗(yàn)電器在安全情況下進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)電,直到驗(yàn)電器聲光系統(tǒng)崩壞為止,記錄驗(yàn)電次數(shù),當(dāng)該驗(yàn)電次數(shù)大于預(yù)期值時(shí),則證明10 kV驗(yàn)電器具備可靠性。

        方案2:選擇一臺(tái)明確帶有10 kV電壓的電力設(shè)備,設(shè)置一組驗(yàn)電次數(shù),如每一千次驗(yàn)電做一次記錄,直到驗(yàn)電次數(shù)達(dá)一萬次,當(dāng)所有設(shè)置組的測(cè)驗(yàn)結(jié)果皆為合格時(shí),則證明10 kV驗(yàn)電器具備可靠性。

        3.2? ? 絕緣棒連接牢靠實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

        電力操作絕緣棒作業(yè)多數(shù)是在地面操作絕緣棒對(duì)四五米高的電桿上的電力設(shè)備進(jìn)行操作,因此需要將四節(jié)1 m的絕緣儲(chǔ)物棒2進(jìn)行連接。螺口深度和螺牙長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不同,多節(jié)絕緣儲(chǔ)物棒2的連接穩(wěn)定性也不同。而當(dāng)連接后長(zhǎng)達(dá)4 m的絕緣操作棒穩(wěn)定性不足時(shí),就容易發(fā)生操作時(shí)絕緣棒斷裂的情況,造成電力財(cái)產(chǎn)和人身事故。因此,需要對(duì)絕緣棒連接的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。

        絕緣棒連接牢靠實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)圖如圖8所示。

        絕緣棒由四節(jié)絕緣儲(chǔ)物棒2連接而成。在其他條件不變的前提下,依次設(shè)置螺口深度和螺牙長(zhǎng)度分別為0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 m,啟動(dòng)電機(jī),帶動(dòng)絕緣棒旋轉(zhuǎn),利用頂端的位移傳感器測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)1 min所經(jīng)過的路程。測(cè)量的路程結(jié)果越大,證明絕緣棒晃動(dòng)的幅度越大,穩(wěn)定性越差;測(cè)量的路程結(jié)果越小,證明絕緣棒晃動(dòng)的幅度越小,穩(wěn)定性越好。最后綜合中空空間需求選擇對(duì)應(yīng)的螺口深度和螺牙長(zhǎng)度。

        4? ? 結(jié)語

        便攜式組合式多功能杖的首端是絕緣儲(chǔ)物棒1,絕緣儲(chǔ)物棒1為中空結(jié)構(gòu),可攜帶防蟲噴霧、創(chuàng)可貼等應(yīng)急物品和卷尺等測(cè)量工具,棒身可用作砍伐刀具的手柄或絕緣操作棒的末端;位于多功能杖中間的絕緣儲(chǔ)物棒2內(nèi)置刀具和絕緣操作棒的操作頭,棒身是絕緣操作棒的主要組成部分;10 kV驗(yàn)電器可對(duì)10 kV設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電。該多功能杖既可作為巡視探路杖,也可拆開分成多節(jié),充當(dāng)驗(yàn)電器、砍伐刀具和絕緣棒等不同工器具,減輕了工作人員的外出工作負(fù)荷,加快了工作進(jìn)度,提高了工作效率。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 陳舉,蔡興文.貴州:扎實(shí)開展輸電線路隱患整治[J].中國電力企業(yè)管理,2017(2):11.

        [2] 陳平,王清民,毛桂潔.耐高溫玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基拉擠電絕緣芯棒的研制[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào),1998(6):25-29.

        [3] 劉云鵬,李樂,劉賀晨,等.微米氮化硼對(duì)有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂基輕質(zhì)絕緣材料熱特性及電氣性能影響研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2021,41(12):4342-4354.

        收稿日期:2023-02-22

        作者簡(jiǎn)介:吳敵(1994—),男,貴州甕安人,助理工程師,主要從事配網(wǎng)運(yùn)行與檢修研究工作。

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