李雙營

摘 要： 隨著油田生產(chǎn)和居民對(duì)用電需求質(zhì)量的提高，電力作業(yè)高壓不停電技術(shù)勢在必行。作業(yè)過程中的安全問題也受到高度重視，配電線路在供電系統(tǒng)中占據(jù)重要的作用，對(duì)于電力的安全有著直接的影響。配電線路的安全問題也是當(dāng)前供電系統(tǒng)中的重要問題。高壓帶電作業(yè)是一種對(duì)高壓電氣設(shè)備上不停電進(jìn)行檢修、測試的一種作業(yè)方法，對(duì)于提高電網(wǎng)供電可靠性具有重大意義。電力系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)超負(fù)荷的現(xiàn)象，致使電力系統(tǒng)存在故障隱患的可能性較大。此種情況下，需要電力人員進(jìn)行配網(wǎng)帶電作業(yè)，處理故障隱患，保證電力系統(tǒng)的安全性及可靠性。而通過對(duì)配網(wǎng)帶電作業(yè)實(shí)際情況的了解，其安全性較低，可能造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，以當(dāng)前帶電作業(yè)的管理標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)運(yùn)行狀況作為研究對(duì)象，分析高壓帶電作業(yè)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建以帶電作業(yè)環(huán)境、現(xiàn)場作業(yè)管理、安全作業(yè)綜合管理、帶電作業(yè)人員素質(zhì)及設(shè)備管理與安全防護(hù)為骨架的高壓帶電作業(yè)安全評(píng)價(jià)體系。

關(guān)鍵詞： 帶電作業(yè);高壓;技術(shù)研究;風(fēng)險(xiǎn)防控

【中圖分類號(hào)】F270 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）20-0185-01

引言：隨著油田生產(chǎn)和居民生活水平的提升，對(duì)于供電質(zhì)量和供電可靠性、不間斷性的要求越來越高，亦即對(duì)各類停電（不論是計(jì)劃內(nèi)的還是計(jì)劃外的）越來越難以接受。而在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)如集中的線路改造（包括計(jì)劃檢修，如每年進(jìn)行的春季檢修、秋季檢修）、故障處理、特別是今年油田與市政建設(shè)改造大規(guī)模的開工等突發(fā)性問題處理，這就要求供電企業(yè)努力探索不停電、少停電的線路工作方法，以保證對(duì)用戶的用電影響降至最低程度。

1 線路狀態(tài)分析

眾所周知，電力線路的狀態(tài)一般可分四類：

（1）運(yùn)行狀態(tài)：即線路同時(shí)連通電源端和負(fù)荷端，沿線各點(diǎn)不但有電壓，還有電流流過。這種狀態(tài)下的線路危險(xiǎn)程度最高，無特殊措施，絕對(duì)不能直接或間接觸碰導(dǎo)線。

（2）熱備用狀態(tài)：

即出線路路器斷開，但相應(yīng)隔離閘刀依舊閉合，線路為不帶電。這種情況下，只需一步操作即可恢復(fù)線路送電，因此檢修風(fēng)險(xiǎn)仍然很大。

（3）冷備用狀態(tài)：

即在熱備用的基礎(chǔ)上將斷路器兩側(cè)閘刀斷開。這種情況比熱備用要保險(xiǎn)，但不能消除誤操作或者惡意操作帶來的人身威脅。

（4）檢修狀態(tài)。

2 帶電作業(yè)適用場合

帶電作業(yè)前景廣闊，但限于設(shè)備限制，現(xiàn)階段尚不能全面替代常規(guī)檢修。分析帶電作業(yè)適用場合，將一方面保證作業(yè)安全性，另一方面有助于該項(xiàng)技術(shù)的扎實(shí)推進(jìn)。

2.1 負(fù)荷非常重要，線路不能停電。

毋庸置疑，這種場合是帶電作業(yè)的主戰(zhàn)場。當(dāng)然，進(jìn)行這種情況下的帶電作業(yè)必須要考慮作業(yè)車能否進(jìn)入的現(xiàn)實(shí)問題，如作業(yè)部位位于水田中間，則帶電作業(yè)明顯有困難。

2.2 負(fù)荷重要性一般，線路可?？刹煌＃易鳂I(yè)內(nèi)容在時(shí)間上限制不嚴(yán)。從供電可靠性出發(fā)，這種情況宜采用帶電作業(yè)。理由：雖然進(jìn)行常規(guī)作業(yè)要操作變電站斷路器、隔離閘刀，掛設(shè)地線等安全措施，但帶電作業(yè)的現(xiàn)場準(zhǔn)備時(shí)間較長，且作業(yè)時(shí)節(jié)奏較慢。因此從總體上看，帶電作業(yè)的耗時(shí)會(huì)更大些，所以，適合限時(shí)不嚴(yán)的場合。

2.3 同桿雙回路中的一回路故障檢修。

按常規(guī)方法，因安全距離不足，故障線路檢修時(shí)必須讓正常運(yùn)行的線路陪停，從而引起額外的停電損失，而帶電作業(yè)則可解決這一問題。

3 帶電作業(yè)技術(shù)要點(diǎn)分析

相對(duì)于常規(guī)檢修，則帶電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)明顯要大些，因此需嚴(yán)格執(zhí)行帶電作業(yè)的技術(shù)措施，遵守嚴(yán)密的安全制度。

（1）作業(yè)人員務(wù)必取得上崗證且應(yīng)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。

（2）做好異相帶電導(dǎo)線之間的絕緣遮蔽，要防止因作業(yè)空間狹小而引起的相間短路。

（3）帶電作業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)替代人工。

帶電作業(yè)是在高壓電氣設(shè)備上不停電進(jìn)行檢查、維修及部件更換的一種特殊的工程技術(shù)。長期以來，我國普遍采用的是人工帶電作業(yè)的作業(yè)方式。對(duì)于作業(yè)對(duì)象高壓架空線路，人工帶電作業(yè)的作業(yè)方式要求作業(yè)人員需要長時(shí)間處在高空、高壓、強(qiáng)電磁場的環(huán)境中，極易發(fā)生人身傷亡的事故。為了使帶電作業(yè)更加安全，效率更高，利用機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)迫在眉睫。高壓帶電作業(yè)機(jī)器人包括：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、專用工具、機(jī)械結(jié)構(gòu)、伺服控制系統(tǒng)、絕緣防護(hù)裝置等。其中機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由移動(dòng)升降平臺(tái)和作業(yè)機(jī)械臂組成。移動(dòng)升降平臺(tái)將作業(yè)機(jī)械臂送達(dá)到指定的作業(yè)區(qū)域和高度;操作人員通過控制作業(yè)機(jī)械臂的主手，使作業(yè)機(jī)械臂的從手實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地完成帶電作業(yè)工作。作為高壓帶電作業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，作業(yè)機(jī)械臂性能直接影響到帶電作業(yè)的效率和質(zhì)量。然而高壓帶電作業(yè)決定了作業(yè)機(jī)械臂的作業(yè)環(huán)境為非結(jié)構(gòu)化的且屬于高空作業(yè)，因此設(shè)計(jì)一款符合帶電作業(yè)機(jī)器人要求的作業(yè)機(jī)械臂是非常必要的。針對(duì)帶電作業(yè)機(jī)器人的作業(yè)特點(diǎn)，完成作業(yè)機(jī)械臂的設(shè)計(jì)并利用CAE技術(shù)對(duì)作業(yè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的分析和優(yōu)化，對(duì)同類型的機(jī)械臂的設(shè)計(jì)和改進(jìn)具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。主要工作有以下幾個(gè)方面：

1）根據(jù)高壓帶電作業(yè)機(jī)器人對(duì)作業(yè)機(jī)械臂的要求，并結(jié)合國內(nèi)外同類型帶電作業(yè)機(jī)器人作業(yè)機(jī)械臂的特點(diǎn)，提出作業(yè)機(jī)械臂總的設(shè)計(jì)方案。總的設(shè)計(jì)方案包括：從手采用液壓驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式、主從機(jī)械臂遙操作的作業(yè)形式、主手采用與從手同構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)、傳感元件的選擇等。

2）在確定了總的設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上完成了作業(yè)機(jī)械臂設(shè)計(jì)工作。針對(duì)帶電作業(yè)的特點(diǎn)確定了作業(yè)機(jī)械臂從手的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和各連桿參數(shù)，完成了從手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)主手與從手同構(gòu)的思想并結(jié)合人體工程學(xué)的原理，完成主手的設(shè)計(jì)。

3）對(duì)作業(yè)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。通過建立作業(yè)機(jī)械臂各連桿坐標(biāo)系得到了作業(yè)機(jī)械臂的D-H模型，并在此基礎(chǔ)上得到了作業(yè)機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆解。運(yùn)用Matlab驗(yàn)證了正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的正確性。求取作業(yè)機(jī)械臂主手的雅克比矩陣并驗(yàn)證所選擇的力矩電機(jī)的合理性。

4）對(duì)作業(yè)機(jī)械臂的主從手進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的優(yōu)化。對(duì)主手進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度的靜力分析，得到主手各方向上的剛度值符合主手工作要求的結(jié)論。對(duì)主手進(jìn)行模態(tài)分析，得到前六階模態(tài)的振型和頻率，為避免主手共振提供可靠的數(shù)據(jù)。對(duì)從手進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析和模態(tài)分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)大臂和前臂進(jìn)行形狀優(yōu)化。

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