大截面導線自動壓接與智能檢測系統研究

摘? 要：輸電線路導地線壓接操作是一項重要隱蔽工程，其質量直接影響后期電網線路長期安全運行。目前施工現場導地線壓接主要采用人工方式進行，壓接質量完全取決于壓接工人的技術水平及責任心。鑒于此，設計了一種新型自動壓接平臺及智能檢測系統，其能提高壓接質量和檢測效率，消除人為因素的影響，也方便對壓接質量的監督與管理。

關鍵詞：大截面導線;自動壓接;智能檢測

0? ? 引言

輸電線路導地線壓接操作是一項重要隱蔽工程，其質量直接影響后期電網線路長期安全運行。

國內關于壓接的研究以關鍵工藝參數、圖像識別等方面為重點，壓接測量仍然處于人工使用卡尺測量讀取、手動記錄存檔的技術階段，并沒有進行高效、準確測量、記錄方面的研究，整體技術水平較低。

國外壓接測量現狀：國外輸電線路導地線壓接測量技術與國內基本一致，激光、射線、電子等先進的測量技術并沒有在導地線測量中得到充分應用。

先進的測量技術已在國內外各種行業得到成功應用，而輸變電線路施工測量技術還有待改進，特別是在導地線壓接測量與監督控制方面，需要研制專用的設備，便于實際工程應用，解決隱蔽工程施工的測量與監控難題。

國內針對大截面導線壓接方法也有相關研究成果，例如大截面導線耐張線夾反向壓接施工技術為導線壓接施工提供了全新的出路，楊福英[1]和黎兆權[2]對導線耐張線夾反向壓接施工方法進行了詳細說明，并分析了大規格線夾反向壓縮的技術方法和設計方法。朱秦川等[3]根據實際狀況，對大截面導線的液壓施工方法進行了說明，通過研究發現采用接續管順壓操作和耐張管倒壓操作，可以有效防范出現松股問題。

1? ? 自動壓接平臺的設計研究

如圖1所示，導線接續智能化壓接平臺由線性單元、控制單元、夾緊裝置和壓接鉗組成。線性單元上有步進電機，可快速精確帶動壓接鉗到達指定位置進行壓接。控制系統由電接點壓力表、可編程控制器、急停按鈕和手持終端組成。采用可編程控制器作為主要控制單元，控制器存儲多種導線參數并按照工藝進行參數設定，可選擇導線型號進行壓接，若有需要，輸入密碼可修改壓接參數;手持終端作為人機交互處理工具，用于實現操作中參數的輸入修改及運行參數和狀態的顯示;急停按鈕隨時可以緊急斷開所有動作，保證壓接質量和操作人員人身安全。

1.1? ? 壓接平臺線性設計

線性導軌是用鋁合金材料制成槽或脊，可承受、固定、引導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置，導軌表面上的縱向槽或脊用于導引、固定機器部件、專用設備、儀器等。導軌又稱滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現高精度的直線運動。

本文所述線性導軌具有下列性能：

（1）導向精度：主要指導軌運動軌跡的精確度。影響導向精度的主要因素有導軌的幾何精度和接觸精度，導軌的結構形式，導軌及其支承件的剛度和熱變形，靜（動）壓導軌副之間的油膜厚度及其剛度等。

（2）精度保持性：主要由導軌的耐磨性決定。耐磨性與導軌的材料、導軌副的摩擦性質、導軌上的壓強及其分布規律等因素有關。

（3）剛度：包括導軌自身剛度和接觸剛度。主要取決于導軌的形狀、尺寸、與支承件的連接方式及受力狀況等因素。

（4）低速運動平穩性：動導軌做低速運動或微量位移時易產生摩擦自激振動，即爬行現象。爬行會降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度值。

線性導軌的設計有效控制了導線壓接的直線度，避免了導線壓接時出現彎曲，提高了導線壓接質量。線形導軌設計如圖2所示。

1.2? ? 步進電機精準控制

步進電機：將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機，是現代數字程序控制系統中的主要執行元件，應用極為廣泛。

在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就會驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。

本設計使用步進電機驅動器精準控制電機，控制線性導軌帶壓接鉗精確移模，確保重模和壓接位置的準確，保證壓接質量。精準步進控制電機如圖3所示。

2? ? 智能檢測系統的設計研究

連接金具、壓接質量直接影響后期線路長期安全運行，因此，提出研制輸電線路導線壓接金具、壓接質量的高效檢測裝置，實現快速、準確的導地線壓接工藝相關數據的一鍵測量，以提高對壓接質量的判斷水平和檢測效率，消除人為因素的影響，同時方便對壓接質量的監督與管理。

檢測裝置主要包括金具快速檢測裝置、壓接后對邊距及彎曲度檢測裝置。

2.1? ? 金具快速檢測裝置

通常金具檢測主要復檢金具的內徑、外徑是否滿足設計要求，針對復測數據要求設計檢測裝置采用通止規原理，實現金具外形尺寸的快速檢測、顯示與記錄。

設計裝置一端為復檢金具內徑的通規/止規，另一端為復檢金具外徑的通規/止規（采用可測量內徑、外徑的分體式設計）;復檢金具內徑和外徑的通止規內部裝有光感發射源，發射源連接控制器，控制器處理收到的信號后輸出信號至數顯裝置及信號燈上并儲存，合格則綠燈閃爍，數顯裝置上合格側計數+1;反之則紅燈閃爍，數顯裝置不合格側計數+1。

金具內徑檢測時通規端能安裝在金具上，止規端不能安裝在金具上，即通規端光感傳感器發出信號，止規端光感傳感器不發出信號，顯示金具合格，閃爍綠燈;如果止規端能安裝上或通規不能裝上，裝置顯示紅燈，并報警，金具不合格。該裝置能夠快速檢測金具內徑是否合格。

金具外徑檢測時通規端能安裝在金具上，止規端不能安裝在金具上，即通規端光感傳感器發出信號，止規端光感傳感器不發出信號，顯示金具合格，閃爍綠燈;如果止規端能安裝上或通規不能裝上，裝置顯示紅燈，并報警，金具不合格。該裝置能夠快速檢測金具外徑是否合格。

金具檢測裝置如圖4所示。

金具快速檢測裝置效率高，能很快確定內徑或外徑的尺寸是否有問題。也可根據需要對裝置進行系列組合，實現金具內徑或外徑的問題檢測，并將檢測結果顯示在數顯裝置上。內徑的止規端光感傳感器輸出信號（或通規端不輸出信號）則是內徑有問題，外徑的止規端光感傳感器輸出信號（或通規端不輸出信號）則是外徑有問題。

2.2? ? 壓接后對邊距及彎曲度檢測裝置

導線接續管壓接后測量包括對邊距測量和彎曲度測量，對邊距測量工藝要求三個對邊距都滿足公差要求，彎曲度不大于2%。目前對邊距測量主要是人工使用卡尺分別測量三個對邊，測量數據誤差較大，效率低，真實測量數據難以管控。彎曲度測量現場不易實施，基本都是靠工人經驗進行把控，并沒有真實數據的記錄。

針對現場導線壓接后的檢測難題，本設計可以實現三個對邊距的一次性檢測和彎曲度的快速檢測，并通過控制器對檢測數據進行分析，顯示最終的壓接管數據，同時具備記錄數據、儲存數據和授權導出功能。裝置主要由三組對邊檢測探頭、探頭導軌、卡箍裝置、數據分析控制系統、數顯裝置、報警裝置以及輸出端口等部分組成。

3? ? 結語

本文通過調研輸電線路導地線壓接現狀及現有的先進測量技術，為導線空中自動壓接與智能檢測系統設計研究提供了工程現場需求依據和相關參數。同時，進行了自動壓接平臺及智能檢測系統的設計研究，能夠解決現場人工壓接難以控制質量和效率的難題，提高對壓接質量的判斷水平和檢測效率，消除人為因素的影響，同時方便對壓接質量的監督與管理。

[參考文獻]

[1] 楊福英.大截面導線耐張線夾反向壓接施工工藝研究[J].電子測試，2019（20）：137-138.

[2] 黎兆權.大截面導線耐張線夾反向壓接施工工藝[J].中國高新技術企業，2017（6）：150-151.

[3] 朱秦川，司珍珍，魏剛，等.昌吉—古泉±1 100 kV特高壓線路工程1 250 mm2大截面導線壓接[J].電網與清潔能源，2018，34（2）：123-126.

收稿日期：2020-06-01

作者簡介：洪巧章（1984—），男，福建泉州人，PMP項目經理，工程師，主要從事電網工程質量管理和技術應用研究工作。