包益能++葉巨偉++陳新和++蔣超俊++何燁赟

摘 ?要：配網(wǎng)線路帶電作業(yè)是提高供電可靠性的重要措施，隨著目前配網(wǎng)帶電作業(yè)次數(shù)的增加，帶電作業(yè)的安全性逐漸得到供電企業(yè)的重視。10kV 配電網(wǎng)導(dǎo)線間距離小，配電設(shè)施密集，作業(yè)人員活動(dòng)范圍窄小，帶電作業(yè)主要采用絕緣操作桿作業(yè)法或絕緣手套作業(yè)法。

傳統(tǒng)的絕緣桿作業(yè)法是作業(yè)人員在地面或登桿等安全位置，帶好安全帶，與帶電體保持一定的距離，再通過(guò)端部裝上所需的工器具附件利用絕緣桿進(jìn)行作業(yè)。該作業(yè)方法完全依賴人力操作，操作難度大，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，且工作效率低。本文就絕緣操作桿作業(yè)法中在絕緣操作桿端部使用電動(dòng)液壓斷線鉗的可行性和實(shí)施方案進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：帶電作業(yè);絕緣操作桿作業(yè)法;斷線鉗

一、絕緣操作桿作業(yè)法現(xiàn)狀

作業(yè)人員在地面或通過(guò)登桿工具（腳扣等）登桿至適當(dāng)位置，保持與10kV 電壓相適應(yīng)的安全距離，再應(yīng)用端部裝配有不同工具附件的絕緣操作桿進(jìn)行作業(yè)的一種帶電作業(yè)方法。采用該作業(yè)方法時(shí)，一是以絕緣工具、絕緣手套等組成的帶電體與地之間的縱向絕緣防護(hù);二是以絕緣遮蔽罩，絕緣服組成帶電體與人之間或不同相帶電體之間的橫向絕緣防護(hù)，避免因人體動(dòng)作幅度過(guò)大造成相間短路或相對(duì)地短路。該作業(yè)方法主要優(yōu)勢(shì)在于不受交通和地形條件的限制，缺點(diǎn)在于完全依賴人力操作，操作難度大，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作效率低。

二、傳統(tǒng)絕緣斷線鉗存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)絕緣斷線鉗使用人力操作，通過(guò)棘輪式切刀完成剪斷電纜的工作?，F(xiàn)有的絕緣斷線桿總長(zhǎng)為2.1m，由于 10kV 配網(wǎng)帶電作業(yè)操作規(guī)程規(guī)定操作桿的有效絕緣長(zhǎng)度不得低于0.7m，減去握手部分0.6m，其有效作業(yè)長(zhǎng)度就剩0.8m，因此絕緣斷線鉗的操作桿長(zhǎng)度不足，對(duì)作業(yè)人員作業(yè)時(shí)與帶電體需保持的安全距離較難控制;或是通過(guò)長(zhǎng)杠桿進(jìn)行操作，使用起來(lái)十分笨拙不便。絕緣斷線鉗的棘輪式切刀雖具有省力結(jié)構(gòu)，但在剪切直徑較粗的導(dǎo)線需要復(fù)位時(shí)十分不便。此外，在切割鋼芯鋁絞線等含有硬質(zhì)材料的線纜時(shí)，人力操作就顯得更為吃力了。

三、改進(jìn)方法

（一）智能斷線鉗操作桿。（1）絕緣操作桿與電動(dòng)斷線鉗的固定。絕緣操作桿與電動(dòng)斷線鉗的結(jié)合，需考慮以下幾個(gè)方面：1） 不影響絕緣工作性能;2） 棘輪切刀能夠正反轉(zhuǎn)動(dòng)，以便切刀自動(dòng)復(fù)位;3） 解決線纜放入切刀開(kāi)口的問(wèn)題;4） 合理設(shè)計(jì)模塊重量分布，便于操作;5） 合理分配模塊設(shè)計(jì)外形，保證視線良好;6） 具有可拓展性，功能可拓展。

最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：1） 開(kāi)式電動(dòng)液壓切刀代替電動(dòng)棘輪切刀方案，刀刃可打開(kāi)，便于電纜置入;2） 電動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)泄壓復(fù)位和手動(dòng)泄壓復(fù)位功能;3） 結(jié)合部件角度可調(diào)，電動(dòng)剪線鉗可與操作桿成一定角度，剪切頭可旋轉(zhuǎn)，適應(yīng)更多作業(yè)環(huán)境，工具使用更加靈活;4） 結(jié)合點(diǎn)置于電動(dòng)斷線鉗中部（重心處），優(yōu)化不同角度下絕緣桿的受力情況;5） 模塊小型化設(shè)計(jì)，合理布局，減少對(duì)操作人員視線的遮擋;6） 高性能輕重量的電機(jī)和電池選型，控制總重量，便于操作。

圖1 ?初始設(shè)計(jì)方案

圖2 ?最終實(shí)物照片

（2）電動(dòng)斷線鉗的控制。1）采用2.4G無(wú)線通信遙控，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)斷線鉗的實(shí)時(shí)遙控;2）高耐壓電路設(shè)計(jì)技術(shù)，保障電動(dòng)斷線鉗的正常工作;3）國(guó)家安全無(wú)線頻段選擇及技術(shù)應(yīng)用，保障電動(dòng)斷線鉗在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾下的正常工作;4）通用電子模塊設(shè)計(jì)，保證通用性;5）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采集顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和信息;6）友好的界面，操作人員可帶絕緣手套進(jìn)行操作。

圖3 ?控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（二）智能斷線鉗操作桿的技術(shù)指標(biāo)。（1）電動(dòng)斷線鉗技術(shù)指標(biāo)。剪切范圍：最大直徑為20mm的絞合電纜/導(dǎo)線;剪切出力：23 kN;剪切時(shí)間：4 s至6 s（取決于電纜尺寸）;電池：9.6V /

2.0Ah（鎳氫電池）;剪切完成自動(dòng)退位復(fù)位，可手動(dòng)退位復(fù)位。（2）遙控端技術(shù)指標(biāo)。采用藍(lán)牙通信模塊，通信距離可達(dá)100米，操作終端反應(yīng)時(shí)間小于0.05秒。提供LCD屏進(jìn)行UI交互，具有按鍵可控制功能，并提供語(yǔ)音模塊通知用戶。具有用戶身份識(shí)別模塊，必須具有權(quán)限才可進(jìn)行操作。（3）受控端技術(shù)指標(biāo)。采用藍(lán)牙通信模塊與遙控終端進(jìn)行通信，通過(guò)協(xié)議獲取指令。主控芯片直接控制電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)工具工作。（4）芯片級(jí)技術(shù)指標(biāo)。主控芯片采用STM32F103RBT6，最高72MHZ工作頻率，在存儲(chǔ)器的0的等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMisp。程序加密防破解。自帶低功耗管理及數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。主控芯片通過(guò)串口直接與藍(lán)牙模塊HC-05進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與控制，通過(guò)IO接口口直接控制LCD屏的顯示。主控芯片自帶電源控制，對(duì)系統(tǒng)待機(jī)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)低功耗模式。帶電時(shí)間可達(dá)7天以上。

（三）智能斷線鉗操作桿的功能特點(diǎn)。（1） 將電動(dòng)液壓斷線鉗加入到絕緣操作桿作業(yè)法工具中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)工具的人力操作，顯著提升作業(yè)效率;（2）電動(dòng)液壓斷線鉗出力大，剪切頭硬度高，可以輕松完成鋼芯鋁絞線等有不銹鋼內(nèi)芯或其他硬質(zhì)材料的剪切;（3）通過(guò)無(wú)線遙控電動(dòng)工具，解決了電機(jī)控制和操作人員的絕緣安全問(wèn)題;（4）通過(guò)可旋轉(zhuǎn)的連接頭，電動(dòng)工具可以與操作桿固定成一定角度，同時(shí)剪切頭也可旋轉(zhuǎn)，適用各種操作環(huán)境，具有更強(qiáng)的操作靈活性;（5）通過(guò)使用高性能的電機(jī)和電池，在保證斷電動(dòng)液壓斷線鉗出力的情況下，將系統(tǒng)總重量保持在了一個(gè)合適的范圍內(nèi);（6）通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了工器具重心穩(wěn)定和操作人員視野良好。

在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，使用智能斷線鉗操作桿登桿進(jìn)行引流線的切斷工作。通過(guò)數(shù)米長(zhǎng)的絕緣操作桿，剪切口可以方便的放入線纜，只需幾秒，就能將線纜剪斷，相比傳統(tǒng)手動(dòng)棘輪切刀需要反復(fù)拉動(dòng)操作桿，大大提高了工作效率和人員安全性，且降低了作業(yè)難度和作業(yè)人員的體力負(fù)擔(dān)。剪切完成后切刀自動(dòng)退位復(fù)位，免去了傳統(tǒng)切刀需要人工操作的繁瑣過(guò)程，再出現(xiàn)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)或是選錯(cuò)線纜時(shí)，可以及時(shí)停止工作并進(jìn)行糾正。此外，電動(dòng)斷線鉗在切割鋁、銅、不銹鋼等材質(zhì)時(shí)，均表現(xiàn)良好，切刀沒(méi)有出現(xiàn)損壞。

結(jié)束語(yǔ)：10kV 線路的帶電作業(yè)還需不斷在工器具和作業(yè)方式上創(chuàng)新、創(chuàng)造，使該項(xiàng)作業(yè)不斷得到改進(jìn)和完善，確保在實(shí)際生產(chǎn)工作中安全、高效地開(kāi)展。智能斷線鉗操作桿的研發(fā)與應(yīng)用，可以有效降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作難度，提高工作效率和人員安全性。其設(shè)計(jì)思路可以進(jìn)一步推廣到其他電動(dòng)工具上，應(yīng)用到更廣泛的場(chǎng)景中。此外，可以在設(shè)備上加裝攝像頭采集工作近況視頻，近距離觀察操作點(diǎn);可在系統(tǒng)中加入帶電操作安全標(biāo)示。通過(guò)設(shè)備終端采集操作大數(shù)據(jù)，根據(jù)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)可得出帶電作業(yè)適宜標(biāo)準(zhǔn)，扭力對(duì)金具的使用壽命影響等等。

綜上所述，帶電作業(yè)工器具還有很大的提升空間，隨著智能斷線鉗操作桿廣與應(yīng)用，將使智能化的電動(dòng)工器具在電力帶電作業(yè)上得到更大的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡毅.配電線路帶電作業(yè)技術(shù)[M] .中國(guó)電力出版社，2002.

[2] 劉夏清，龔政雄，牛捷.帶電作業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)思考[J] .中國(guó)電業(yè)·技術(shù)，2012（11），477-480.