一種便攜式半自動剝線器設計

葉一鳴，楊 罡，魯鵬程，韓 捷，劉曉，王曉聰，張量鈞，王劍宇

（廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州越秀供電局，廣東廣州 510000）

0 引言

電力資源持續(xù)化供應是保證社會群體生活的基礎，也是社會持續(xù)化建設與發(fā)展的核心保障。盡管在此過程中，國家已發(fā)布了建設大型堅強電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的政策與文件，但在電網(wǎng)資源日漸龐大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，電網(wǎng)故障的次數(shù)與頻率也越來越高[1]。為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定化運行，需要定期進行電網(wǎng)中電力設備的維修、安全檢查、線路施工等工作。在電網(wǎng)鋪設和維修的過程中經(jīng)常需要使用剝線器將電線表面的絕緣層剝除，以實現(xiàn)電線之間的導通連接。為加快剝線速度，人們開發(fā)出了能夠輔助剝線的剝線器。

為解決現(xiàn)有剝線器在實際應用中存在的不足，提高剝線器的綜合使用價值，為電網(wǎng)作業(yè)提供全面優(yōu)化的技術輔助，設計了一種具有便攜式優(yōu)勢的半自動剝線器裝置[2]。電網(wǎng)技術人員與維修安全工作人員可以使用此設備，進行電力相關作業(yè)，保證電力作業(yè)的安全性，降低電網(wǎng)檢修與相關作業(yè)中安全事故的發(fā)生概率，給予電力用戶更加優(yōu)質(zhì)的供電服務與技術保障。

1 一種便攜式半自動剝線器設計

1.1 便攜式半自動剝線器結構設計

為滿足電網(wǎng)作業(yè)安全性與便捷性需要，需要在開展相關設計前，進行便攜式半自動剝線器整體結構設計[3]。根據(jù)電纜線剝線操作需求，設置主體結構主要由4 個部分構成（圖1）。

圖1 便攜式半自動剝線器整體結構示意

裝置中的夾線機構具有第一置線槽，主要用于夾緊導線，使導線無法脫離第一置線槽，同時確保導線只能沿其自身軸線方向移動，而剝線機構在整體結構中的主要功能是刺破導線絕緣層，因此剝線機構中需攜帶高硬度刀具，可輕松切開導線的絕緣層。其次，裝置中的驅動機構與剝線機構連接，通過驅動機構驅動剝線機構，保證相對夾線機構發(fā)生轉動，從而使刀具能夠周向切開絕緣層[4]。完成對主體結構的設計介紹后，下面將對不同構件的細微部件構成進行描述（表1）。

表1 便攜式半自動剝線器細部構成

根據(jù)電網(wǎng)作業(yè)需求，所設計的夾線機構包括固定座、夾線部和第一調(diào)節(jié)部，夾線部至少有2 個，且夾線部滑動安裝于固定座上，第一調(diào)節(jié)部用于帶動夾線部相向或相離移動，從而實現(xiàn)夾緊或松開位于夾線部之間的導線。

半自動剝線器中的夾線部相向面為夾持面，夾持面中設有滾輪，通過滾輪可以實現(xiàn)被夾緊的導線能夠沿其自身軸線方向移動[5]。第一調(diào)節(jié)部包括轉動安裝于固定座上的調(diào)節(jié)座，調(diào)節(jié)座具有能夠容納夾線部的容腔，夾線部位于所述容腔內(nèi)，容腔具有異形導向面，夾線部遠離夾持面的一端為導向角，導向面與導向角配合，通過轉動調(diào)節(jié)座，使所述導向角沿導向面移動，從而改變各夾線部之間的距離。

另外，第一調(diào)節(jié)部還包括鎖緊結構，通過鎖緊結構可將調(diào)節(jié)座鎖止在固定座上。剝線機構還包括刀具支座，刀具安裝在刀具支座上，刀具支座上還設有用于驅動刀具的結構，其中包括第二置線槽，通過驅動刀具移動，可刺破位于第二置線槽內(nèi)的導線絕緣層。刀具包括刀頭、刀夾和撥桿，刀頭轉動安裝于刀夾內(nèi)，且撥桿與刀頭的刀柄連接，通過撥桿可撥動刀頭轉動。在刀具支座上集成安裝孔，將刀具安裝于安裝孔內(nèi)，刀頭延伸至第二置線槽內(nèi)，刀夾側壁開有第一穿孔，刀具支座位于刀具安裝孔的一側開有第二穿孔，撥桿的一端穿過第二穿孔，并與所述刀柄連接。

半自動剝線器主體具有第三置線槽，和夾線機構分別設置在剝線器主體的兩側。驅動機構安裝在剝線器主體結構上，且驅動機構包括驅動部和傳動部，兩者傳動連接。傳動部包括傳動齒輪，從動齒輪具有第四置線槽，將傳動齒輪轉動安裝于剝線器主體上，剝線機構與傳動齒輪固定連接，通過驅動傳動齒輪轉動實現(xiàn)帶動剝線機構轉動。

1.2 剝線器橫向與縱向切割功能優(yōu)化

在操作中，將多個夾線部配合進行導線夾緊，即多個夾線部需圍繞第一置線槽設置，當將導線置入第一置線槽內(nèi)后，多個夾線部圍繞于導線的外周，此時只需令多個夾線部相向移動頂緊導線，即可實現(xiàn)將導線夾緊，當需要松開導線時，使各夾線部相離即可[6]。為優(yōu)化夾緊效果，同時方便軸線移動導線，在進行功能優(yōu)化設計時，設定夾線部相向的面為夾持面，在夾持面設有滾輪，通過滾輪實現(xiàn)被夾緊的導線能夠沿其自身軸線方向移動。

在此基礎上，將滾輪設置于夾持面上，滾輪的輪軸與被夾持的導線的軸線垂直，即滾輪的滾動方向與導線的移動方向相同。通過這種方式，實現(xiàn)滾動摩擦替代滑動摩擦，確保在極大程度上降低夾持機構在夾緊導線后對導線軸線方向上的摩擦阻力，相對輕松地拉動導線相對剝線器軸向移動。設置滾輪降低摩擦阻力以方便拉動導線僅為較佳的一種設置方式，并不排除可以采用其他方式實現(xiàn)夾緊后的導線能夠相對夾線機構軸向移動的功能，例如，可以將夾持面的端面設置呈弧形面，通過該弧形面可以降低對導線軸向方向的阻力。

考慮到導向面為異形，其設置的原理類似于凸輪結構，隨著調(diào)節(jié)座的轉動，夾線部的導向角沿導向面滑動，由于異形的導向面上各點距離導線的距離不同。因此，夾線部在導向面的推動下也會改變與導線之間的距離，從而實現(xiàn)了轉動調(diào)節(jié)座來調(diào)節(jié)各夾線部之間的距離。為滿足此方面設計需求，應將多個夾線部圍繞導線周向布置，每一個夾線部需對應設置一個導向面，且各導向面應中心對稱布置。如設計中設置了2 個中心對稱的夾線部，便需要對應設置2 個中心對稱的導向面，轉動調(diào)節(jié)座時，2 個導向面分別各自推動2個夾線部移動。當需要夾緊導線時，朝夾緊方向轉動調(diào)節(jié)座，在導向面的推抵下，2 個夾線部相向移動，從而實現(xiàn)對導線的夾緊；當需要松開導線時，朝松開方向轉動調(diào)節(jié)座，此時夾線部失去導向面的限制處于松動狀態(tài)，導線可輕松脫出夾線機構外。

為保證在轉動調(diào)節(jié)座的過程中能夠推動夾線部按預定軌道移動，在固定座上設置有滑軌，夾線部滑動安裝于滑軌上。在滑軌限制下，夾線部只能沿滑軌朝靠近或遠離導線的方向移動。

通過轉動調(diào)節(jié)座可實現(xiàn)夾緊和松開操作，但需在將導線夾緊后，采用一定的固定手段將調(diào)節(jié)座緊固，方能保證夾線的穩(wěn)定性。此外，該鎖緊結構方式還可作為撥動調(diào)節(jié)座轉動的把手，方便人手握持操作，按照此種方式，完成剝線器橫向與縱向切割功能的優(yōu)化。

2 實例應用分析

現(xiàn)有的剝線器一般只針對線徑較小的電線線路，并且只具有橫向切斷的功能，在剝線同時，只能剝除導線端部的絕緣層，在使用現(xiàn)有剝線器進行剝線操作時，只能將絕緣層橫向切斷后，再從導線的一端將絕緣層從導線上拔出。為了解決傳統(tǒng)剝線器在使用中存在的問題，輔助架空線路檢修作業(yè)，下面將通過實例應用的方式，對此次設計的便攜式半自動剝線器使用與操作性能進行檢驗。預期此次設計的剝線器可以適應70～300 mm 等大線徑低壓架空絕緣導線的作業(yè)，除了能在端部剝除導線的絕緣層，還可以在導線中間任意位置剖除任意長度的絕緣層。對于只需要中部接線的作業(yè)，通過本次設計的剝線器即可輕松實現(xiàn)。

此次實驗所選的參與單位為某地區(qū)大型供電單位，根據(jù)該單位工作人員反饋，每月需要執(zhí)行一次大型電網(wǎng)檢修作業(yè)，大部分作業(yè)需要人工完成，在剝除導線絕緣層的作業(yè)過程中不僅存在一定的風險，也很耗時。

選擇該企業(yè)中電網(wǎng)某故障節(jié)點，作為此次施工作業(yè)的主要操作點，使用傳感器獲取該異常點現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在7 根架空絕緣導線，需要通過剝切絕緣層的方式進行重新連通。使用數(shù)字化技術對架空絕緣導線進行建模設計，明確對應導線絕緣層需要切割的長度，按照本文前面章節(jié)中所述內(nèi)容，進行剝線器橫向與縱向切割參數(shù)設定，操作便攜式半自動剝線器，執(zhí)行此次切割任務。完成切割后，使用高精度測量裝置，對切割的長度進行測量。對比電纜線橫向與縱向切割成果與預設參數(shù)的差值，將其作為實驗結果（表2）。

表2 便攜式半自動剝線器橫向與縱向切割偏差

從表2 可知，使用研究設計的便攜式半自動剝線器，進行電纜線的切割，可以實現(xiàn)將切割偏差控制在0.5 cm 之內(nèi)，誤差較小的可以在實際操作中忽略不計。綜上所述，說明這個剝線器具有較強的操作性能，可以實現(xiàn)在具體作業(yè)過程中，結合電力工作需求，進行電纜線的高精度切割，通過此種方式能夠保證電力檢修作業(yè)的安全性與可靠性。

3 結束語

傳統(tǒng)的剝線器有手動和純機械驅動結構兩種，手動的剝線器結構簡單，但操作難度較高，操作人員的勞動強度大且適用的場景有限；純機械驅動結構剝線器，結構較為復雜，產(chǎn)品制造成本高，且維護難度和維護成本較高。為此，開展了便攜式半自動剝線器的設計研究，并通過設置對比實驗的方式，證明此次設計成果的可行性。這個設計方案相對于現(xiàn)有的剝線器而言，具有應用更加廣泛、使用功能更強的效果，可以根據(jù)電力作業(yè)實際需求用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)設備。