架空線走廊超高樹(shù)木新型帶電修剪工具的研制與應(yīng)用

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，架空線路安全運(yùn)行與走廊內(nèi)綠化樹(shù)木之間的矛盾日益突出。目前修剪架空線走廊超高樹(shù)木的方法比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一是停電修剪，需要將線路進(jìn)行停電，此法適用于不滿足帶電作業(yè)條件，且架空線帶電部位與樹(shù)木之間的觸電安全隱患特別突出的情況；二是帶電修剪，在安全距離足夠的條件下，可以使用常規(guī)工具進(jìn)行人工修剪，如安全距離不足，則需要使用帶電作業(yè)車或帶電作業(yè)臺(tái)架來(lái)進(jìn)行等電位帶電修剪。上述2種方法不但耗時(shí)費(fèi)力，在安全方面也存在著一定弊端，修剪超高樹(shù)木引發(fā)的線路跳閘事件常有發(fā)生，對(duì)人身安全、設(shè)備安全、供電可靠性均造成負(fù)面影響。

1 架空線走廊超高樹(shù)木新型帶電修剪工具簡(jiǎn)介

目前，傳統(tǒng)修剪架空線路走廊超高樹(shù)木的方法，暴露出大量人力物力耗費(fèi)、人員傷害風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)等方面的問(wèn)題長(zhǎng)期沒(méi)有解決?？v觀國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，僅存在部分修剪工具的改良產(chǎn)品，并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題，新加工工藝、新材料技術(shù)也沒(méi)有運(yùn)用其中，處于長(zhǎng)期被忽略的局面。

本文提出的架空線走廊超高樹(shù)木新型帶電修剪工具，具備如下功能及優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足絕緣強(qiáng)度高、安全可靠、堅(jiān)固耐用、裝配簡(jiǎn)單的要求，將綜合考慮機(jī)械強(qiáng)度、物理作用力、絕緣距離等要素，設(shè)計(jì)架空線走廊超高樹(shù)木新型帶電修剪工具。②選用合適的充電方式，滿足新型電操機(jī)構(gòu)的能耗需求。③安全設(shè)計(jì)，合理計(jì)算絕緣部件的尺寸，選擇最合適的絕緣材料，減少工具重量的同時(shí)，保證工具的安全使用。

2 工具的研制與應(yīng)用

2.1 絕緣操作桿

絕緣操作桿結(jié)構(gòu)類型有2種備選方案，第一種方案是伸縮型絕緣桿，該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)為方便收納，不足之處表現(xiàn)為伸縮桿前一段比后一段細(xì)，承受機(jī)械力的能力有限。另外，電動(dòng)剪部分重量較重，前端拉伸后整個(gè)操作桿會(huì)有較明顯彎曲變形。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，這種操作桿連接方式適用于修剪較低高度樹(shù)木的場(chǎng)合。第二種方案是螺紋接頭接駁的絕緣桿，利用螺紋五金接頭接續(xù)絕緣桿，承重能力比伸縮型絕緣桿更強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際需求接續(xù)多段絕緣桿，操作方便。綜合對(duì)比，采用螺紋接頭接駁的絕緣操作桿，結(jié)構(gòu)如圖1。

環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)的絕緣桿重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐壓等級(jí)可達(dá)10 kV及以上，適合用來(lái)做該工具的操作桿。選型實(shí)例如下：操作桿直徑為32 mm，壁厚為2 mm，每段長(zhǎng)度為1 m，操作桿端部安裝螺紋接頭，可根據(jù)實(shí)際需求接續(xù)多段絕緣桿，滿足不同高度下帶電修剪樹(shù)枝的需求。

圖1 操作桿的外形結(jié)構(gòu)

第三方實(shí)驗(yàn)室測(cè)試該環(huán)氧樹(shù)脂絕緣桿的耐壓等級(jí)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)結(jié)果

2.2 帶電修剪工具的控制方式

采用無(wú)線控制的方式，有效形成電氣隔離，確保操作安全。電動(dòng)修剪機(jī)構(gòu)采用315MHz無(wú)線收發(fā)模塊。編碼部分采用PT2262 芯片，輸入是4 路獨(dú)立的二進(jìn)制信號(hào)，發(fā)射電路采用現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的315M 無(wú)線電發(fā)射模塊；接收電路完成的315M 信號(hào)的接收，實(shí)現(xiàn)信號(hào)解調(diào)的功能，接收信號(hào)采用PT2272 完成解碼。

2.3 電源及控制單元

電源管理模塊采用智能控制芯片，控制電池充電電流、電壓，以及過(guò)壓過(guò)流保護(hù)邏輯判斷；同時(shí)監(jiān)測(cè)電池是否過(guò)充過(guò)放，確保電池不因長(zhǎng)期放電或過(guò)度充電而產(chǎn)生疲勞，影響產(chǎn)品的使用壽命。電池充電器采用DC 9V 400 mA小電流充電方式，充電器內(nèi)部智能判斷電池電壓，來(lái)調(diào)整充電電流，防止電池因充電電流過(guò)大而過(guò)熱。

同時(shí)智能芯片控制剪刀刀口的開(kāi)合，當(dāng)無(wú)線接收器收到遙控器發(fā)出的控制信號(hào)時(shí)，信號(hào)傳遞給智能芯片，智能芯片輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管打開(kāi)，MOS管打開(kāi)后輸出電壓給電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)剪刀片開(kāi)合。MOS管是2對(duì)1組，共2對(duì)，2對(duì)MOS對(duì)電池正負(fù)極進(jìn)行換向，這樣就可使電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到剪刀開(kāi)合動(dòng)作目的?；魻栭_(kāi)關(guān)檢測(cè)到磁鐵后，反饋一個(gè)高電平信號(hào)給智能控制芯片，芯片控制關(guān)掉MOS管的電源輸出，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒壞。

2.4 電動(dòng)剪機(jī)構(gòu)

本結(jié)構(gòu)剪刀開(kāi)合的行程短，電機(jī)減速比采用1:13.7，利用低轉(zhuǎn)速大扭力的電機(jī)輸出，經(jīng)過(guò)減速后，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)扭力換向器，外齒輪帶動(dòng)剪刀片傳動(dòng)，最大程度釋放咬合力量；電動(dòng)剪的刀頭采用SK5碳鋼大刀頭，省力更耐用，刀頭經(jīng)過(guò)2 000 ℃高溫?zé)崽幚?，及特氟龍防銹處理，刀口鋒利(見(jiàn)圖3)。

圖3 換向器正反面及剪刀結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語(yǔ)

架空線走廊超高樹(shù)木新型帶電修剪工具安全可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、重量較輕、成本適中、使用方法簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行停電，即可快速修剪超高樹(shù)木，即使工具與帶電線路觸碰，也可以保證人員及設(shè)備安全。還能用于去除配電架空線路上風(fēng)箏、塑料袋、衣服等外飄物，特別是應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣的應(yīng)急搶險(xiǎn)，能快速清理樹(shù)障或處理外飄物，從而提高搶修復(fù)電效率，在供電、綠化種植等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。