吳永文

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的逐步加快，我國(guó)架空線路數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。上述線路敷設(shè)和接線檢修時(shí)高空作業(yè)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，往往借助絕緣桿及相關(guān)輔助裝置展開作業(yè)［1］。傳統(tǒng)絕緣桿桿體較重，使用時(shí)需直接與線路接觸，一旦絕緣不良或操作不當(dāng)，非常容易造成絕緣桿墜落、絕緣桿帶電等，嚴(yán)重威脅了高空接線作業(yè)安全。如何進(jìn)一步調(diào)整絕緣桿材質(zhì)，優(yōu)化絕緣桿性能已經(jīng)成為新時(shí)期人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 問題分析

電力系統(tǒng)中經(jīng)常需要對(duì)各種高空設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)不同的試驗(yàn)項(xiàng)目，往往需要使用伸縮絕緣桿輔助接線［2］?，F(xiàn)階段接線絕緣桿接觸接頭時(shí)常接觸不良，同時(shí)伸縮過程復(fù)雜，大多通過多節(jié)絕緣桿連接而成，質(zhì)量大，伸長(zhǎng)至所需長(zhǎng)度時(shí)往往很難控制方向，使用非常不便。

尤其是在變電場(chǎng)檢修時(shí)，大多要持續(xù)移動(dòng)絕緣桿的位置，很容易產(chǎn)生觸碰、脫落等問題。上述長(zhǎng)絕緣桿在使用時(shí)穩(wěn)定性不佳，易接觸周圍帶電設(shè)備，存在一定的人員觸電風(fēng)險(xiǎn)，還易造成周圍帶電運(yùn)行設(shè)備的損壞，降低電網(wǎng)供電可靠性［3］。因此，對(duì)于絕緣桿的使用必須謹(jǐn)慎處理。

針對(duì)目前絕緣桿不能滿足現(xiàn)場(chǎng)工作需要的難題，本項(xiàng)目研發(fā)一種可伸縮高空接線絕緣桿，重點(diǎn)對(duì)桿體材質(zhì)和接頭性能進(jìn)行調(diào)整。具體如下：

（1）桿體材質(zhì)。采用兩種不同材料組成，分別是市面常用的玻璃纖維桿和碳素桿，在保證絕緣桿絕緣等級(jí)的情況下，有效降低絕緣桿重量［4］。

（2）接頭性能。采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)遠(yuǎn)程控制，根據(jù)末端顯示器中的圖像信息自動(dòng)調(diào)整線夾夾緊程度，直至高空接線任務(wù)完成后，遙控松開線夾［5］。

上述輕便型高空接線伸縮絕緣桿能用于不同電壓等級(jí)，不同高度的設(shè)備試驗(yàn)輔助接線，配合電機(jī)控制伸縮及接頭的夾緊，實(shí)現(xiàn)便捷快速的試驗(yàn)工作，同時(shí)不會(huì)對(duì)設(shè)備與試驗(yàn)儀器造成損傷，同時(shí)降低人員作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，保障人身安全和電網(wǎng)安全，值得深入研究和拓展應(yīng)用。

2 技術(shù)方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

在傳統(tǒng)絕緣桿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的高空自動(dòng)接線裝置主要由工作頭、桿體和手持部分組成。其中，工作頭應(yīng)易于拆卸且適用于不同高空接線作業(yè)情景；桿體應(yīng)易拆卸／連接，輕便易攜帶，且絕緣安全性能良好；手持部分可遠(yuǎn)程控制桿體伸縮和線夾夾緊，從而使人員在地面也能夠進(jìn)行高空接線操作，快速完成高空接線任務(wù)，具體如下：

（1）工作頭。頭部設(shè)置為卡扣型，可根據(jù)作業(yè)需求配置鉤頭、夾具、拉桿等。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)制作絕緣頭，避免接線過程中由接頭帶電引起短路、接地等。工作頭與自動(dòng)控制裝置連接，保證鉤頭、夾具、拉桿等在高空接線作業(yè)時(shí)可準(zhǔn)確就位、精確操作，從而全面提升高空接線的時(shí)效性。

（2）伸縮桿。采用常見的筍型伸縮桿結(jié)構(gòu)，拉伸到指定位置后，外鎖扣自動(dòng)卡緊。材質(zhì)以輕便的玻璃纖維桿和碳素桿為主，兩者之間通過螺紋進(jìn)行連接，從而使桿體穩(wěn)固插入并固定。絕緣桿外部應(yīng)選用高性能絕緣材料，做好桿體的絕緣保護(hù)。

（3）手持部分。包括顯示屏和控制器，前者可直接通過與電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)獲取高空接線作業(yè)情景，顯示接線操作時(shí)的線夾情況、接線情況等；后者可通過內(nèi)置電機(jī)與伸縮桿和線夾連接，分別控制伸縮桿自動(dòng)調(diào)整高度，并控制線夾到指定位置后夾緊接線，從而達(dá)到遠(yuǎn)程遙控的效果，避免人員高空作業(yè)［6］。

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的輕便型高空接線伸縮絕緣桿適用于高空設(shè)備檢修試驗(yàn)工作，其結(jié)構(gòu)包括絕緣材質(zhì)伸縮桿、碳素材質(zhì)伸縮桿、線夾，如下圖所示。

圖 輕便型高空接線伸縮絕緣桿

（1）工作頭。為滿足使用需求，工作頭采用“螺紋＋卡扣”方式與伸縮桿固定，可通過螺紋旋擰，直至卡扣進(jìn)入到卡口中，從而達(dá)到工作頭穩(wěn)固的雙重保護(hù)效果。同時(shí)，為保證接線效果，本次設(shè)計(jì)高空接線作業(yè)專用工作頭，由上下活動(dòng)線夾、力矩支架和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。具體如下：

1）上下線夾一側(cè)通過滑輪固定在力矩支架上，另一側(cè)相互連接。滑輪位置應(yīng)根據(jù)作業(yè)需求進(jìn)行調(diào)整，以保證上下線夾能夠正常咬合。

2）力矩支架采用杠桿受力原理，末端通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制，從而帶動(dòng)上下線夾開合，進(jìn)行高空作業(yè)接線操作。

3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用小型直流電機(jī)，可固定在絕緣支架臺(tái)上，接線由伸縮桿直接與手持部分控制器連接，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的效果。

（2）伸縮桿。使用碳素伸縮桿作為接線桿延長(zhǎng)部分，減輕裝置重量，便于使用；底端絕緣伸縮桿部分使用保證安全的絕緣材料，同時(shí)設(shè)定護(hù)環(huán)作為提示，使用時(shí)接觸部分不要超過護(hù)環(huán)；絕緣伸縮桿與碳素桿通過螺紋進(jìn)行連接，能使桿體穩(wěn)固插入并固定；絕緣桿為絕緣包裹材料制成的桿體，堅(jiān)固且絕緣，安全可靠。具體如下：

1）桿體采用下大上小的筍型結(jié)構(gòu)，通過4節(jié)伸縮管和內(nèi)鎖扣形成自動(dòng)旋擰的可伸縮桿。內(nèi)鎖扣與手持部分的按鈕連接，在按下按鈕后，可順時(shí)針旋出或逆時(shí)針旋進(jìn)伸縮管。達(dá)到指定高度后，松開手持部分按鈕，可固定伸縮桿。同時(shí)，為了降低高空接線作業(yè)難度，本次設(shè)計(jì)過程中還設(shè)置自動(dòng)伸縮結(jié)構(gòu)，將桿體與電機(jī)連接，通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)桿體旋擰。

最內(nèi)部伸縮管與工作頭連接，采用絕緣性能較強(qiáng)的玻璃纖維桿，外側(cè)的3段伸縮管均采用碳素桿，各伸縮管由內(nèi)向外依次套設(shè)，任意兩個(gè)絕緣桿之間均可以輕便旋轉(zhuǎn)。尤其是從上到下的第1個(gè)伸縮管和第2個(gè)伸縮管間，必須保證管隙無(wú)卡澀，否則很容易摩擦螺紋，影響可伸縮絕緣桿正常使用［7］。

2）最外部伸縮管外涂刷高性能絕緣材料或設(shè)置專用絕緣保護(hù)套，最大限度提升裝置的絕緣性能，使其在操作過程中觸碰線路后起到良好的絕緣保護(hù)效果。必要時(shí)還需要設(shè)置接地裝置，如加裝接地線、連接接地網(wǎng)等，從而避免由桿體帶電引起的人員傷亡［8］。

（3）手持部分。該部分設(shè)置絕緣保護(hù)套，加裝顯示屏和控制器，以便于人員直接在地面上操作。具體如下：

1）顯示屏支持無(wú)線通信，可與電力系統(tǒng)通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)等連接，或與無(wú)人機(jī)交互，獲取高空接線作業(yè)區(qū)域的實(shí)時(shí)圖像和作業(yè)信息。同時(shí)，還可與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，顯示扭矩信息、收縮速度等，以便于為高空接線作業(yè)提供可靠參考依據(jù)。

2）控制器支持無(wú)線通信，可與驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接通過控制線連接，根據(jù)控制面板中的上升、下降、夾緊、松開四個(gè)按鈕，快速控制可伸縮桿和線夾，高質(zhì)量、高效益地完成高空接線任務(wù)。同時(shí)，控制面板中還可自動(dòng)輸入?yún)?shù)，根據(jù)參數(shù)要求自動(dòng)調(diào)節(jié)伸縮速度和夾緊情況，大大降低了人工操作難度。

3 效益評(píng)估

3.1 優(yōu)勢(shì)分析

本次設(shè)計(jì)的輕便型高空接線伸縮絕緣桿采用分體式結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)絕緣桿高空作業(yè)時(shí)桿長(zhǎng)過長(zhǎng)、桿體過重、絕緣不良、接頭松動(dòng)等缺陷，其優(yōu)勢(shì)非常明顯，主要體現(xiàn)在：

（1）分體式的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)固定、伸縮、試驗(yàn)接線于一體，適用于多種場(chǎng)景下的檢修試驗(yàn)接線工作，無(wú)需登高接線，省時(shí)省力。

（2）碳素桿與絕緣桿相結(jié)合，減輕裝置整體質(zhì)量與穩(wěn)定性。

（3）桿體采用絕緣包裹材料，提高了操作的安全性。

（4）碳纖維作為材料進(jìn)行制作，具有質(zhì)量?jī)?yōu)、強(qiáng)度高、彈性好、耐摩擦、耐腐蝕等特點(diǎn)，延長(zhǎng)絕緣桿使用壽命，減輕絕緣桿質(zhì)量。

3.2 應(yīng)用效果

本次設(shè)計(jì)的輕便型高空接線伸縮絕緣桿投入使用后，可將相鄰桿塔間的高空接線時(shí)間由原來(lái)的1h縮短到10min以內(nèi)，工作效率提升至原來(lái)的5倍，大大縮短了傳統(tǒng)人工作業(yè)時(shí)間。同時(shí)，在使用裝置的近半年以來(lái)，我單位未出現(xiàn)1起由絕緣桿過重、絕緣桿晃動(dòng)等引起的接線事故，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、材料易購(gòu)、成本較低，減少了不必要的資源損耗和人力損耗，安全效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

通過本項(xiàng)目研制的一種可伸縮高空接線絕緣桿的使用，能有效優(yōu)化絕緣桿在試驗(yàn)中的使用過程，使操作人員能安全快捷地完成電力各項(xiàng)測(cè)試試驗(yàn)，保障試驗(yàn)快速可靠的完成，解決了目前絕緣桿難搬運(yùn)、難操作的問題，降低了測(cè)試過程中的人身與設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，具有很好的實(shí)用價(jià)值。本成果不但適用于試驗(yàn)場(chǎng)所，還能推廣至更多需要高空作業(yè)，需要使用絕緣桿的行業(yè)中，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，推廣價(jià)值高。

4 結(jié)束語(yǔ)

高空接線作業(yè)對(duì)絕緣桿材質(zhì)性能要求較高，需針對(duì)不同作業(yè)環(huán)境不斷更換絕緣桿工作頭，調(diào)整絕緣桿伸縮長(zhǎng)度等。在輕便型高空接線伸縮絕緣桿設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在絕緣安全指標(biāo)和操作便捷需求基礎(chǔ)上，不斷調(diào)整可伸縮結(jié)構(gòu)和夾緊裝置，配合自動(dòng)控制系統(tǒng)改善高空接線作業(yè)的可靠性、穩(wěn)定性和時(shí)效性。同時(shí)，還要不斷優(yōu)化絕緣桿材質(zhì)性能，選用絕緣安全性能良好且材質(zhì)輕便的新型材料，使桿體在應(yīng)用過程中更加平穩(wěn)，易于固定，達(dá)到良好的輔助作業(yè)效果。