基于電動(dòng)升降絕緣桿的互感器試驗(yàn)設(shè)備研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM45 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）20-0052-04

Abstract：Inorder toimprovethesafetyand working effciencyoftransformertesting，thispaperdesignsand studiesatest equipmentsystembasedonelectricliftinginsulatingrods.Thesystemconsistsofanelectriclftinginsulatingrod，asapdevice andamobilefixedbase，aiming tosolvetheproblemsofcomplexoperation，lowfciencyandporstabityoftraditional equipment.Theelectricliftinginsulatingroduseselectricdrivingfrictionwheelstoachievepreciseexpansionandcontractionof therodbody，whichhashighliftingeficiencyandloadcapacity;thebuckledeviceoptimizesthestructuraldesigntoensurethe stabilityoftestsignaltransmissonandthedurabilityoflong-termuse；themobilefixedbaseisequippedwithalocking universalwhel，whichsignificantlyimprovestheportabilityoftheequipmentandstabilityinhigh-voltagetests.Through performancetestingandpracticalapplicationverification，theresultsshowthatthesystemperformswellintermsoflifting efciency，loadcaryingcapacityandoverallstability，whilereducingthelaborintensityofoperators，andhaswideapplication prospects.Theresearchinthispaperprovidesimportanttechnicalsupportfortheoptimizationandinovationoftransformertest equipment，and provides a moreeficientand safe solution for test operations in high-voltage environments.

Keywords： electric lifting insulatingrod;transformer test; high-voltagetesting equipment;snapdevice; mobilefixedbase

高壓絕緣操作桿是輸電線路、變電站及電廠維護(hù)作業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于高壓環(huán)境下的試驗(yàn)或接地操作。傳統(tǒng)的絕緣操作桿通常以單桿連接或手動(dòng)伸縮為主，根據(jù)不同電壓等級(jí)及操作需求，需攜帶多種規(guī)格的設(shè)備。這種方式不僅增加了維護(hù)作業(yè)的復(fù)雜性，還導(dǎo)致設(shè)備多、搬運(yùn)困難、工作效率低等問(wèn)題，尤其在高壓環(huán)境下，安全隱患進(jìn)一步凸顯。因此，研制更加高效、安全、便捷的絕緣操作桿成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。

盡管現(xiàn)有技術(shù)中部分設(shè)備已引入手動(dòng)伸縮功能或輕量化設(shè)計(jì)，但仍存在諸多不足。一方面，手動(dòng)操作效率低、誤差大，尤其在高空或復(fù)雜環(huán)境下容易發(fā)生操作失誤；另一方面，設(shè)備通常缺乏智能化和集成化設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足多場(chǎng)景應(yīng)用需求。此外，現(xiàn)有絕緣桿在信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、負(fù)荷承載能力及長(zhǎng)時(shí)間使用的耐用性上仍需進(jìn)一步優(yōu)化4。上述問(wèn)題在實(shí)際應(yīng)用中制約了設(shè)備的使用效果及安全性能。

本文提出了一種基于電動(dòng)升降設(shè)計(jì)的絕緣桿系統(tǒng)，包含電動(dòng)伸縮絕緣桿、卡扣裝置及移動(dòng)式固定底座，旨在提升試驗(yàn)效率和安全性。系統(tǒng)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)摩擦輪實(shí)現(xiàn)桿體的精準(zhǔn)伸縮，利用鋁合金卡扣保證試驗(yàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，并通過(guò)帶鎖萬(wàn)向輪設(shè)計(jì)提升設(shè)備的便攜性和穩(wěn)定性。

1方法與設(shè)計(jì)

1.1電動(dòng)升降絕緣桿設(shè)計(jì)與原理

電動(dòng)升降絕緣桿的設(shè)計(jì)旨在提升高壓電力設(shè)備試驗(yàn)的安全性和工作效率，尤其是在互感器試驗(yàn)中，操作員常需將絕緣桿升至較高位置以掛載卡扣。傳統(tǒng)的手動(dòng)升降方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還存在較大的安全隱患。為解決這些問(wèn)題，本研究電動(dòng)升降絕緣桿采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和伸縮結(jié)構(gòu)，通過(guò)自動(dòng)化提升和穩(wěn)定性增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了操作便捷性和安全性的雙重優(yōu)化。

電動(dòng)升降絕緣桿的主體材料選用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GRP），這一材料具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能，可以在高壓環(huán)境下有效防止電擊事故的發(fā)生。與傳統(tǒng)金屬材料相比，玻璃纖維增強(qiáng)塑料不僅保證了絕緣桿的強(qiáng)度，而且具有較低的重量，便于操作員攜帶與使用。此外，GRP的優(yōu)異抗腐蝕性和耐候性也使得該設(shè)計(jì)能在多種工作環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

電動(dòng)升降系統(tǒng)的核心是通過(guò)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)摩擦輪實(shí)現(xiàn)桿體的伸縮。該系統(tǒng)包括直流電機(jī)、摩擦輪和定制加工的部件。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)摩擦輪與絕緣桿的外管接觸，摩擦力通過(guò)摩擦輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為桿體的伸縮力。玻璃纖維增強(qiáng)塑料管由多個(gè)直徑不同的空心管構(gòu)成，類(lèi)似魚(yú)竿的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)收縮和伸展。通過(guò)精確控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，絕緣桿能夠在需要的高度穩(wěn)定懸掛，確?？勰軌蝽樌c導(dǎo)線對(duì)接，完成互感器試驗(yàn)的操作。這種電動(dòng)升降系統(tǒng)使得設(shè)備在升降過(guò)程中更加平穩(wěn)，并且能夠快速調(diào)整到工作位置，大大提高了操作效率和精確度。

1.2卡扣裝置與底座設(shè)計(jì)

在電動(dòng)升降絕緣桿的設(shè)計(jì)中，卡扣裝置起著至關(guān)重要的作用，其主要功能是與導(dǎo)線或互感器進(jìn)行鎖緊連接，確保試驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。卡扣采用鋁合金材料，因其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和耐用性，能夠承受較大的拉力和機(jī)械沖擊，同時(shí)，鋁合金材料對(duì)電信號(hào)的影響較小，保證了信號(hào)的穩(wěn)定傳遞?？鄣逆i緊機(jī)制由棘輪和定制加工件組成，當(dāng)卡扣到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，棘輪會(huì)自動(dòng)收緊，牢牢固定卡扣，使得其與互感器或?qū)Ь€之間的連接更加穩(wěn)固可靠。

本研究卡扣裝置的設(shè)計(jì)注重操作的簡(jiǎn)便性和安全性，尤其是在高壓作業(yè)環(huán)境下。通過(guò)精密的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，卡扣能夠在不影響信號(hào)質(zhì)量的前提下，提供足夠的鎖緊力，防止因振動(dòng)或外力作用導(dǎo)致連接松動(dòng)，從而確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和設(shè)備的安全性。

電動(dòng)升降絕緣桿的移動(dòng)式固定底座設(shè)計(jì)旨在提升設(shè)備的穩(wěn)定性和便攜性。底座由帶鎖萬(wàn)向輪、定制加工件及電氣元件板等部分組成，底座下方配備了萬(wàn)向輪，能夠在需要移動(dòng)時(shí)，輕松地調(diào)整設(shè)備位置。萬(wàn)向輪的設(shè)計(jì)使得設(shè)備在移動(dòng)時(shí)更加靈活方便，操作員可以輕松推動(dòng)底座到達(dá)指定位置，確保設(shè)備能夠在不同工作區(qū)域之間迅速轉(zhuǎn)換。為了確保在操作過(guò)程中設(shè)備不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)或傾斜，底座配備了鎖定功能，鎖定萬(wàn)向輪后，底座將穩(wěn)固地固定在地面上，防止設(shè)備因振動(dòng)或操作失誤而導(dǎo)致不穩(wěn)定。底座內(nèi)安裝了電氣元件板，用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和設(shè)備供電。

1.3 系統(tǒng)集成與調(diào)試

在電動(dòng)升降絕緣桿的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，系統(tǒng)集成是確保各組件協(xié)同工作的關(guān)鍵步驟。整個(gè)系統(tǒng)由電動(dòng)升降絕緣桿、卡扣裝置和移動(dòng)式固定底座等多個(gè)獨(dú)立的功能模塊組成。每個(gè)模塊在集成時(shí)都需要與其他模塊進(jìn)行精密對(duì)接和調(diào)試，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性、操作的便捷性和安全性。

電動(dòng)升降絕緣桿與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成是重中之重。通過(guò)精確設(shè)計(jì)，電動(dòng)升降桿和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置緊密結(jié)合。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪與絕緣桿的伸縮管相連接，通過(guò)摩擦力驅(qū)動(dòng)桿體升降。在集成過(guò)程中，需確保電機(jī)與摩擦輪的配合順暢，避免因摩擦力過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致桿體升降不平穩(wěn)。在這一階段，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行初步調(diào)試，通過(guò)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速和摩擦輪的壓力，確保桿體能夠在不同高度之間穩(wěn)定升降，并且響應(yīng)迅速。

卡扣裝置的集成需要特別注意其與電動(dòng)升降系統(tǒng)的配合。當(dāng)電動(dòng)升降桿升至指定高度時(shí)，卡扣需要精準(zhǔn)對(duì)接到導(dǎo)線或互感器上。為了保證這一過(guò)程的順利完成，卡扣裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)和升降桿的控制系統(tǒng)必須同步工作。調(diào)試過(guò)程中，會(huì)對(duì)卡扣的鎖緊機(jī)制進(jìn)行檢查，確保棘輪能夠在需要時(shí)自動(dòng)鎖緊，避免在操作過(guò)程中卡扣松脫，影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

移動(dòng)式固定底座的集成與調(diào)試主要集中在底座的穩(wěn)定性和便捷性上。底座的萬(wàn)向輪需要與鎖定裝置配合，確保在設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中靈活順暢，而在工作狀態(tài)下能夠鎖定并保持穩(wěn)定。在調(diào)試時(shí)，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確保萬(wàn)向輪的鎖定和釋放功能能夠正常運(yùn)作，底座在不同地面條件下都能保持穩(wěn)定，支撐設(shè)備進(jìn)行高效運(yùn)作。

經(jīng)過(guò)各個(gè)模塊的集成與調(diào)試，整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行全方位的功能測(cè)試，確保每個(gè)組件在實(shí)際使用中都能發(fā)揮最大效能。在測(cè)試過(guò)程中，會(huì)模擬實(shí)際工作場(chǎng)景，對(duì)電動(dòng)升降、卡扣鎖緊等功能進(jìn)行逐一驗(yàn)證，確保設(shè)備的正常運(yùn)作，滿足高壓試驗(yàn)中的各項(xiàng)需求，絕緣桿設(shè)計(jì)如圖1所示。

天氣下表現(xiàn)良好，穩(wěn)定性較強(qiáng)。即使在高溫環(huán)境下，設(shè)備也未出現(xiàn)明顯的性能下降。然而，在不平整的地面上，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)輕微的傾斜，雖然不影響大多數(shù)操作，但可能會(huì)對(duì)精確升降產(chǎn)生一定的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1性能測(cè)試與評(píng)估

本研究對(duì)電動(dòng)升降絕緣桿進(jìn)行性能測(cè)試，主要對(duì)其升降效率、負(fù)荷承載能力和穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試與評(píng)估。升降效率是衡量電動(dòng)升降絕緣桿在工作過(guò)程中完成升降動(dòng)作所需時(shí)間的指標(biāo)。為了評(píng)估升降效率，測(cè)試了不同高度范圍內(nèi)升降桿的升降速度。通過(guò)測(cè)量桿體從起始位置升至目標(biāo)位置所需的時(shí)間，得出了各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

由表1電動(dòng)升降絕緣桿的升降效率測(cè)試結(jié)果顯示，隨著測(cè)試高度的增加，升高和降低的時(shí)間也相應(yīng)增長(zhǎng)。在 1m 高度時(shí)，升高和降低的時(shí)間分別為8s和7s，而在 5m 高度時(shí)，升高時(shí)間為 35s ，降低時(shí)間為33s 。這表明，設(shè)備在較低高度下具有較高的升降效率，但隨著升降高度的增大，升降所需的時(shí)間也逐漸增加。

穩(wěn)定性測(cè)試主要評(píng)估電動(dòng)升降桿在不同操作條件下的工作穩(wěn)定性，包括振動(dòng)、傾斜等因素的影響。通過(guò)在不同地形和環(huán)境條件下進(jìn)行升降操作，測(cè)試桿體的穩(wěn)定性。

由表2可知，電動(dòng)升降絕緣桿在平坦地面和強(qiáng)風(fēng)

2.2卡扣與底座的工作效果

在對(duì)電動(dòng)升降絕緣桿進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，卡扣裝置和移動(dòng)式底座作為關(guān)鍵組件，對(duì)設(shè)備的整體性能起著至關(guān)重要的作用。以下是對(duì)卡扣鎖緊效果、耐用性、信號(hào)傳輸穩(wěn)定性，以及移動(dòng)式底座便捷性和穩(wěn)定性的評(píng)估。

卡扣的主要作用是將絕緣桿與導(dǎo)線牢固連接，確保在互感器試驗(yàn)過(guò)程中，信號(hào)能夠穩(wěn)定傳輸。在測(cè)試過(guò)程中，卡扣裝置的鎖緊效果以及耐用性受到了重點(diǎn)評(píng)估。卡扣由鋁合金材料制成，具備較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。在試驗(yàn)中，通過(guò)施加不同的拉力，測(cè)試卡扣的鎖緊力和抗疲勞能力。

由表3可知，卡扣在50＼～150N的拉力范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定的鎖緊效果，沒(méi)有出現(xiàn)解鎖現(xiàn)象，確保了試驗(yàn)過(guò)程中的安全性與信號(hào)穩(wěn)定性。當(dāng)拉力為 200N 時(shí)，卡扣開(kāi)始出現(xiàn)輕微松動(dòng)，但仍保持工作狀態(tài)。這表明卡扣具有較強(qiáng)的耐用性和較高的安全性，在正常使用條件下能夠有效鎖緊并維持穩(wěn)定連接。

2.3 系統(tǒng)整體性能與應(yīng)用反饋

為了全面評(píng)估電動(dòng)升降絕緣桿系統(tǒng)在實(shí)際操作中的表現(xiàn)，對(duì)設(shè)備的性能、安全性及對(duì)操作員勞動(dòng)強(qiáng)度的影響進(jìn)行了綜合測(cè)試，并通過(guò)評(píng)分對(duì)比的形式進(jìn)行可視化分析。這些評(píng)估不僅有助于驗(yàn)證設(shè)備的技術(shù)可靠性，還為后續(xù)優(yōu)化提供了明確的方向。

如圖2所示，安全性評(píng)估在所有類(lèi)別中均表現(xiàn)突出，評(píng)分穩(wěn)定在 90% 以上，反映了設(shè)備在高壓環(huán)境下的良好安全性保障。相比之下，性能評(píng)估和勞動(dòng)強(qiáng)度評(píng)估的評(píng)分稍低，尤其是在操作員勞動(dòng)強(qiáng)度方面，得分略低于其他項(xiàng)目，顯示出優(yōu)化設(shè)備操作便捷性和減少勞動(dòng)強(qiáng)度的改進(jìn)空間。整體而言，設(shè)備在升降效率、負(fù)荷承載能力及穩(wěn)定性方面的綜合表現(xiàn)令人滿意，同時(shí)在減少操作員負(fù)擔(dān)方面有進(jìn)一步提升的可能性。

3結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種適用于互感器試驗(yàn)的電動(dòng)升降絕緣桿系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)高壓試驗(yàn)設(shè)備在攜帶、操作和安全性等方面存在的問(wèn)題提出了解決方案。通過(guò)將電動(dòng)升降絕緣桿、卡扣裝置和移動(dòng)式固定底座集成于一體，設(shè)備能夠在高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效的升降操作和穩(wěn)定的試驗(yàn)信號(hào)傳輸，同時(shí)保證便攜性和安全性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)備在升降效率、負(fù)荷承載能力和安全性方面表現(xiàn)出色，特別是在高壓環(huán)境中的穩(wěn)定性和試驗(yàn)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃陨蟽?yōu)勢(shì)明顯。綜合應(yīng)用反饋表明，設(shè)備在提高工作效率、降低操作復(fù)雜性，以及保障人員和設(shè)備安全方面具有顯著成效，具備廣泛推廣的潛力。

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