變電站絕緣伸縮式多功能異物清理工具的研制

萬(wàn)新宇 韓玉龍

摘要：電力系統(tǒng)中曾多次發(fā)生因小動(dòng)物（老鼠、蛇、貓、鳥(niǎo)等）進(jìn)入高壓配電室或爬上電氣設(shè)備引起相間短路和接地短路故障的情況，極易造成電氣設(shè)備損傷甚至燒毀，引起線路跳閘，影響供電可靠性。鑒于此，設(shè)計(jì)了一種多功能異物清理工具，能夠有效并安全地完成不同場(chǎng)合下的清障工作，提高清除異物的工作效率，從而更有效地消除設(shè)備隱患，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：鳥(niǎo)患;絕緣伸縮式;多功能異物清理工具

中圖分類(lèi)號(hào)：TM85;TM21? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）01-0076-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.01.021

0? ? 引言

隨著我國(guó)電力負(fù)荷逐年增長(zhǎng)，人們對(duì)電力的依賴(lài)程度越來(lái)越高，電力設(shè)備供電可靠性也越來(lái)越受到人們的重視。在影響電力設(shè)備安全運(yùn)行的因素中，鳥(niǎo)患是重要因素之一，輸電設(shè)備、變電設(shè)備經(jīng)常發(fā)生因飛鳥(niǎo)、鳥(niǎo)窩引起線路短路跳閘的現(xiàn)象，極大地影響了電力設(shè)備運(yùn)行水平，降低了電力設(shè)備供電可靠性。變電站內(nèi)的鳥(niǎo)窩常見(jiàn)于設(shè)備構(gòu)架、刀閘機(jī)構(gòu)等部位，這些鳥(niǎo)窩所處位置高，且周?chē)O(shè)備復(fù)雜，對(duì)站內(nèi)設(shè)備的正常運(yùn)行造成了極大的威脅。

針對(duì)上述情況，目前的處理方法大體分為兩種：一是使用常規(guī)安全器具對(duì)鳥(niǎo)窩進(jìn)行清除處理，但這類(lèi)器具只能處理一些容易清除的鳥(niǎo)窩，且不具備安全性，有時(shí)甚至需要在停電狀況下進(jìn)行，這對(duì)電力設(shè)備供電可靠性構(gòu)成了威脅;二是采用現(xiàn)有的鳥(niǎo)窩清除專(zhuān)用工具對(duì)鳥(niǎo)窩進(jìn)行清除，然而現(xiàn)有的鳥(niǎo)窩清除工具結(jié)構(gòu)單一，無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)夾取動(dòng)作，在環(huán)境不利時(shí)，甚至?xí)l(fā)生夾取不牢固導(dǎo)致鳥(niǎo)巢殘留物飄浮到其他帶電設(shè)備上的情況。

鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種絕緣伸縮式多功能異物清理工具，能夠在設(shè)備帶電狀態(tài)下快速清理異物，有效夾取帶電設(shè)備上的鳥(niǎo)窩、蛇、塑料薄膜等，同時(shí)能夠有效清理粘鼠板、貓籠等臟物，并做到絕緣、方便快捷，以提高工作效率，及時(shí)消除設(shè)備隱患，最終達(dá)到減少非計(jì)劃停電次數(shù)，提高供電可靠性的目的。

1? ? 技術(shù)原理

絕緣伸縮式多功能異物清理工具是一種可伸縮的絕緣鉗夾，主要包括鉗夾、手柄、伸縮簧、絕緣繩、絕緣鎖、可伸縮的絕緣桿，如圖1所示。鉗夾固定于絕緣桿的頂端，手柄垂直于絕緣桿，其中一個(gè)手柄尾部固定在絕緣桿頭，另一個(gè)手柄尾部與絕緣繩連接。在使用狀態(tài)時(shí)，絕緣桿處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，通過(guò)握緊絕緣桿上的手柄，拉動(dòng)絕緣繩，控制鉗夾的開(kāi)啟和關(guān)閉，完成帶電設(shè)備上鳥(niǎo)窩、蛇、塑料薄膜等異物的夾取。該工具類(lèi)似于自行車(chē)手剎，更符合手掌的使力習(xí)慣，因此也較使用類(lèi)似火鉗的工具省力;鉗夾的兩個(gè)夾持件之間彈性連接，在夾持鳥(niǎo)窩、蛇、塑料薄膜等異物后松開(kāi)手柄，鉗夾可依靠彈簧力自動(dòng)分開(kāi)，因此更加穩(wěn)定、方便、省力;絕緣桿為空心，不僅可大大降低該工具的重量，還可使絕緣繩設(shè)于其中不易損壞;收起狀態(tài)下工具長(zhǎng)度較短，方便攜帶和存放。

2? ? 工具的組成及加工、測(cè)試

2.1? ? 工具的組成

絕緣伸縮式多功能異物清理工具主要由連接在絕緣桿上端的抓取機(jī)構(gòu)、絕緣桿、絕緣繩、手柄四部分組成。抓取機(jī)構(gòu)由固定鉗夾和與其配對(duì)的活動(dòng)鉗夾組成，固定鉗夾固定不動(dòng)，活動(dòng)鉗夾通過(guò)手柄操作調(diào)節(jié)開(kāi)口大小，固定鉗夾和活動(dòng)鉗夾都采用絕緣材質(zhì)并經(jīng)交流耐壓測(cè)試合格;絕緣桿是由絕緣材質(zhì)按照固定尺寸加工而成的桿件，絕緣桿的頂端中心處設(shè)有沿絕緣桿軸向豎直向里的凹部，凹部?jī)?nèi)設(shè)有能夠沿絕緣桿軸向移動(dòng)的伸縮簧，抓取機(jī)構(gòu)與伸縮簧相互連接。該工具還包括絕緣繩和活動(dòng)連接于絕緣桿下端處的手柄，絕緣繩的長(zhǎng)短根據(jù)需要可以自由調(diào)節(jié)，絕緣繩的一端固定于手柄上，另一端穿過(guò)絕緣桿和伸縮簧內(nèi)的通孔;伸縮簧的外側(cè)設(shè)有掛鉤，掛鉤的設(shè)計(jì)寬度尺寸大于通孔的直徑尺寸。手柄也是由絕緣鋼材加工定制而成，經(jīng)交流耐壓試驗(yàn)測(cè)試合格方可使用。工具組成示意圖及產(chǎn)品效果圖分別如圖2、圖3所示。

2.2? ? 工具的加工、測(cè)試

2.2.1? ? 抓取機(jī)構(gòu)

加工絕緣伸縮式多功能異物清理工具抓取機(jī)構(gòu)的固定鉗夾和活動(dòng)鉗夾時(shí)，先用鈑金沖壓機(jī)沖壓出模型，然后用數(shù)控機(jī)床激光切割，既要保證鉗口開(kāi)、閉可靠靈活，又要保證鉗夾的強(qiáng)度，加工測(cè)試如圖4所示。

2.2.2? ? 絕緣桿

絕緣桿共三節(jié)，每一節(jié)都單獨(dú)加工測(cè)試，每節(jié)1.5 m。工具使用過(guò)程中，可以根據(jù)異物與人體的距離自由調(diào)節(jié)絕緣桿的長(zhǎng)度，也可以一節(jié)單獨(dú)使用。每節(jié)桿之間通過(guò)凸輪實(shí)現(xiàn)耦合與旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，能夠在任意位置把絕緣桿鎖死，方便任意調(diào)整桿的長(zhǎng)度。凸輪也需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度的測(cè)試，如圖5所示。

2.2.3? ? 手柄

加工絕緣伸縮式多功能異物清理工具的手柄，需要先用數(shù)控沖床沖出粗模，然后用數(shù)控機(jī)床激光精細(xì)切割，經(jīng)過(guò)多次精細(xì)切割，最終得到需要的手柄形狀。經(jīng)多方驗(yàn)證，該手柄能夠保證手的合理抓握和握力，符合人機(jī)工效。手柄同樣也需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度的測(cè)試，如圖6所示。

2.2.4? ? 絕緣繩

鉗夾和手柄之間通過(guò)絕緣繩相連，絕緣繩的長(zhǎng)度可以自由調(diào)節(jié)，絕緣繩和絕緣桿只有通過(guò)110 kV交流耐壓測(cè)試[1]后才可以使用，以保證在110 kV及以下電壓等級(jí)的使用環(huán)境中絕緣性能良好。耐壓測(cè)試如圖7所示。

3? ? 工具的創(chuàng)新點(diǎn)及效益

3.1? ? 工具的創(chuàng)新點(diǎn)

該工具的抓取機(jī)構(gòu)可以設(shè)置成夾型，也可以設(shè)置成爪型、鉤型等多種形式，既可以在設(shè)備停電狀態(tài)下使用，也可以在設(shè)備帶電狀態(tài)下使用，能安全、快速、有效地夾取帶電設(shè)備上的鳥(niǎo)窩、小動(dòng)物、塑料薄膜、氣球等異物，絕緣性能可靠，操作方便簡(jiǎn)單，夾取牢固，能極大地提高工作效率，及時(shí)消除設(shè)備隱患，減少非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高供電可靠性。

絕緣手柄的設(shè)計(jì)，利用杠桿原理，達(dá)到了四兩撥千斤的效果;同時(shí)，設(shè)計(jì)考慮了手掌的抓握習(xí)慣，比使用類(lèi)似火鉗的工具要省心省力，符合人機(jī)工效。

3.2? ? 效益

運(yùn)行效益評(píng)估：在不停電情況下夾取帶電設(shè)備上的鳥(niǎo)窩，與停電情況下的清理相比，平均清理時(shí)間減少到了5 min以?xún)?nèi)，使用方便、快捷、安全，提高了工作效率。如果按停電處理，停、送電約120 min，處理過(guò)程約20 min，按110 kV線路平均負(fù)荷120 000 kVA、電價(jià)0.6元/（kW·h）計(jì)算，可多帶來(lái)電量輸送效益約120 000×0.6×2.33×2=335 520元≈33.6萬(wàn)元。

4? ? 應(yīng)用驗(yàn)證

以前，處理粘有死老鼠的粘鼠板，都是通過(guò)人手去撿，夏天粘鼠板惡臭，人距離粘鼠板近，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐的情況;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過(guò)粘有死老鼠的粘鼠板6張，運(yùn)維人員反饋使用效果良好。

對(duì)于貓，以前只能用手將貓籠放置在空曠的場(chǎng)地;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過(guò)貓籠3個(gè)，運(yùn)維人員反饋使用簡(jiǎn)單、便捷。

對(duì)于鳥(niǎo)巢，以前要將設(shè)備停電后再用絕緣桿勾、拽、拉，往往還清理不干凈;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，帶電清理過(guò)鳥(niǎo)巢3次，運(yùn)維人員反饋使用方便，處理干凈，關(guān)鍵是不用停電處理，既減輕了運(yùn)維人員的工作量，又提高了非計(jì)劃停運(yùn)的指標(biāo)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)于蛇，以前要用絕緣桿拉、引;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過(guò)蛇2條，運(yùn)維人員反饋在處理蛇的時(shí)候?qū)⒔^緣桿的長(zhǎng)度調(diào)整到4.5 m，不僅能有效保證人身安全，還大大減輕了人員的心理負(fù)擔(dān)。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

使用絕緣伸縮式多功能異物清理工具，在不停電情況下夾取帶電設(shè)備上的鳥(niǎo)窩，與停電情況下的清理相比，平均清理時(shí)間減少到了5 min以?xún)?nèi)，能夠安全、快速、有效地夾取帶電設(shè)備上的鳥(niǎo)窩、蛇、塑料薄膜等異物，還能夠處理貓籠和粘鼠板，絕緣性能好，使用方便、簡(jiǎn)單，極大地提高了工作效率，有利于及時(shí)消除設(shè)備隱患，減少非計(jì)劃停電次數(shù)，提高供電可靠性，可在電力系統(tǒng)各單位推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程：Q/CSG 510001—2015[S].

收稿日期：2021-10-08

作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)新宇（1988—），男，吉林省吉林市人，工程師，長(zhǎng)期從事變電運(yùn)行管理與維護(hù)工作。

韓玉龍（1984—），男，安徽蕪湖人，高級(jí)技師，長(zhǎng)期從事變電運(yùn)行管理與維護(hù)工作。