輸電線路樹障通道清理栓繩設計分析

唐武強

摘要：隨著輸電線路的發展，樹障成為影響線路安全的重要因素，因樹障引發的線路閃絡、林區火災等事故頻發，存在巨大的安全隱患。為了改善輸電線路樹障通道清理效率低下的問題，本文選擇設計一款具有實用價值的栓繩裝置，通過合理的結構設計和控制系統，從而穿過樹障完成繞線動作，具有高效簡潔、施工方便的特點，具有良好的使用價值和推廣價值。

關鍵詞：輸電線路;樹障通道;栓繩

引言

隨著社會經濟的發展和電力系統的改革，人們對于電能的要求越來越高。電力是國民生產的重要能源，但是隨著電網的發展，輸電線路和樹木林業的矛盾越來越明顯。輸電線路建設過程中遇到樹障，可能存在重大的安全隱患。極端天氣下，風暴會刮倒樹木，損壞周邊輸電線路設備，影響輸電安全。樹障放電會造成線路閃絡、電網放電、樹木起火等事故，影響電網運行。樹障不僅會對輸電線路造成不良影響，也會影響后續的電力搶修，給電網線路安全運行帶來巨大挑戰。為了確保線路安全運行，需要及時清理電力線路的樹障，通過人工或機械的方式，清理超高樹木，減少安全隱患[1]。當前輸電線路樹障的清理主要是選擇人工方式進行清理，通過人工爬樹，在高處修剪樹障。但是人工修剪的方式作業效率低，施工風險高，人工成本高，而且人工修剪局限較大，不適用于復雜地形樹障清理。本文在對輸電線路樹障危害分析的基礎上，設計一種栓繩工具，可以用于輸電線路樹障通道清理，該方式效率高、施工便捷，具有較大的應用價值。

1 輸電線路樹障概況

1.1 輸電線路工程概述

以某相機供電公司的輸電線路為例，該供電公司的輸電線路覆蓋35-220kV的電壓等級，其中7條35kV輸電線路，全場44.2km，45條110kV線路，全場332.9km;32條220kV線路，簽上554.5km。輸電線路的復雜地區區域占全區域的65%以上，整個輸電線路的維修人員共35人。經過樹障的輸電線路區域占全區域的27%，當前主要以人工清理方式為主。

1.2 輸電線路樹障問題

樹障是危害輸電線路安全穩定運行的重要因素，夏天樹木生長快，而且夏天的暴雨天氣會引發放電和樹障跌落風險，引發線路跳閘。輸電線路樹障問題體現在：（1）樹障跳閘與樹線導電風險，輸電線路樹障存在導電、樹障掉落等風險，引發跳閘危害;（2）安全問題，樹障清理是解決樹障問題的有效方式之一，但是由于一些樹障所在區域環境復雜，樹木內存在安全問題，樹木內的毒蛇、馬蜂等因素會對清理人員造成安全風險;（3）成本風險，樹障清理過程中，由于樹障清理風向高、樹障清理與樹木所有者存在利益糾紛等，會消耗很大的成本。

1.3 減少輸電線路樹障影響的方式

樹障是危害輸電線路安全穩定運行的重要因素，夏天樹木生長快，而且夏天的暴雨天氣會引發放電和樹障跌落風險，引發線路跳閘。當前的輸電線路路障清理方式主要為：（1）人工清理，選擇人工清理，通過攀爬到高處，選擇刀具切掉樹障，從而減少樹障帶來的危害，但是人工清理方式效率較低，具有安全風險;（2）空中機器人清理，空中機器人搭載刀具的方式也可以清理樹障，該方法效率較高，安全風險小，但是施工成本高，控制不夠靈活，施工局限性較大，不適合推廣使用;（3）選擇高跨線路，高跨線路能夠避開樹障影響，但是高跨線路需要在原有的基礎上進行改造，所耗費的時間成本和經濟成本高;（4）栓繩繞線裝置，選擇靈活可控的栓繩繞過樹障架設線路，成本低，效率高，而且施工靈活，適合多種復雜環境的施工[2];本文選擇栓繩清理工具，探討其設計方法和應用價值。

2 栓繩裝置設計

傳統的樹障清理繞繩是通過人工攀爬或鐵鉤進行樹干或樹枝的固定，再進行繩索的拉動，用高枝鋸進行截斷。傳統作業方式需要用手工完成，絕緣性無法保證、樹枝較粗時，需要爬到高處進行作業，既費時費力，又增加作業風險。在傳統作業方式的原理及基礎上，本文設計一種由橫軸、左側裝配支架、右側裝配支架、手動拉柄和絕緣伸縮桿共同組成的絕緣自動拴繩器。絕緣自動拴繩器在橫軸的帶動下，實現合攏張開動作，從而套進樹障，便于拉動樹干及樹枝。該裝置由于配置了底部可變行程裝配架，所以對于直徑小于30CM的樹干樹枝，不用調整整個裝置，即可直接用于套取樹干。通過可變長度的絕緣伸縮桿，既保證了作業時的絕緣保護，又便于在≤4米高度隨意使用。

2.1 橫軸的設計

選擇不銹鋼片材質，不銹鋼鋼片的規格為2MM×4MM×30CM的雙側鋼片，將鋼管切割并且打磨后，形成長度為300mm的鋼片連接件，兩端側在鋼片內壁進行連接，形成橫軸。橫軸用于整個裝置的套線支撐結構。需要在左側裝配支架和右側裝配支架上布設固定螺栓、支撐整體裝置結構[3]，為了保證扣緊以及張開動作順利，橫軸應該結構穩定，無瑕疵，在一段邊緣打上寬度為5mm的槽，下板可以用于橫軸回位。

2.2 左側裝配支架設計

根據栓繩設計需求，左側裝配支架是由不銹鋼板切割而成。整體形狀為半U型結構，左側支架上端有進深30MM橫軸運動溝槽。半U型底部設計齒輪固定裝配孔，其設計關系到整個裝置的可變行程的精準度。在套線過程中，通過手柄拉桿往前伸出，當橫軸運動的時候，執行結構合攏，實現繞線操作。如果橫軸往反方向運動，執行結構張開，可以退出樹障，從而將繩索纏繞樹干。需要利用左側及右側裝配支架、手柄拉桿，確保準確控制。

2.3右側裝配支架設計

根據栓繩設計需求，右側裝配支架是由不銹鋼板切割而成。整體形狀為半U型結構，右側支架上端有進深30MM橫軸運動溝槽。半U型底部設計齒輪固定裝配孔，其設計關系到整個裝置的可變行程的精準度。在套線過程中，通過手柄拉桿往前伸出，當橫軸運動的時候，執行結構合攏，實現繞線操作。如果橫軸往反方向運動，執行結構張開，可以退出樹障，從而將繩索纏繞樹干。需要利用左側及右側裝配支架、手柄拉桿，確保準確控制。

2.4 手動拉柄設計

手動拉柄安裝在橫軸左側，與橫軸形成一體。在使用中，橫軸在頂到樹干時，橫軸向裝置內側移動，手動拉柄同時拉緊繩索，橫軸移動時將樹干套入裝置內，在手動拉柄拉動的作用下，可以進行執行結構的張合。為了保護設備，減少摩擦，手動搖柄和執行機構有調整墊片，可以用于調整高度，方便力的傳遞[4]。

2.5 設備組裝

將設計好的橫軸、左側裝配之間、右側裝配之間、手動拉柄、絕緣伸縮桿等進行組裝，每個裝置之間留有螺栓孔，由螺栓緊固設備，形成完整的栓繩設計。整體栓繩設計簡單，結構緊湊，需要通過校驗分析其實用性。

3 栓繩裝置應用研究

3.1 裝置校驗

栓繩裝置的設計目標在于利用橫軸穿過樹障，從而完成繞線動作，裝置的具體工作過程如下：（1）穿線，將需要繞線的樹干頂在橫軸處，橫軸機構處狀態為右側向下移動張開的狀態，將樹干頂入裝置U型區域內;（2）拉動手動拉柄，橫軸右側回位，整個拉線裝置在完成樹干套入的動作后，拉動手動拉柄及絕緣桿，整個裝置向離開樹干方向拉動，橫軸左側移動，繩索隨拉線裝置一同離開樹干，拉著繩索到達預定位置;（3）繞線，橫軸拉著繩索到達預定位置，在軸的作用下，執行機構張開，帶著線路繞過樹障，完成繞線動作;（4）結束動作，完成繞線后，將立桿收回，繼續下一階段的繞線動作。總體而言，該方法可通過執行機構通過樹障以完成繞線，而且利用手動搖柄、軸承等控制執行機構位置，確保繞線過程準確，減少樹障的影響[5]。整個栓繩裝置部件均緊密相連，由手動搖柄連接成為一體結構，能夠在手動拉柄帶動下完成繞線。從應用來看，整個繞線過程用時在30s左右，工作效率高，繞線效果好

3.2 應用效果

利用栓繩裝置進行線路清障，可用于線路的架設、線路的修補等。通過將拴繩裝置用于樹障的輸電線路，研究顯示：（1）將拴繩裝置用于輸電線路的檢修，施工效率高，繞線效率高，減少繞線時間，而且減少了繞線工作強度;（2）降低成本，通過拴繩裝置，可以繞過樹障的影響，減少了因為樹障清理而引發的風險，也減少了樹障砍伐賠償損失，提升輸電線路安全。通過拴繩裝置，可以減少輸電線路樹障的影響，規避樹障清理人員的人身安全，具有較高的實用價值和推廣價值。

4 結語

本文對輸電線路繞線器進行改進，設計了一種新型的拴繩裝置，該裝置能夠用于樹障區域的輸電線路繞線動作，施工效率明顯改善。拴繩裝置結構緊湊、操作簡單、安全有效、繞線動作流暢，提升樹障清理效率，具有廣泛的推廣價值。

參考文獻：

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[4]劉世林.淺談防止高壓輸電線路樹障事故的對策[J].中國高新技術企業，2015（36）：135-136.

[5]胡彬，周宗國，楊時寬，等.輸電線路走廊樹障清理相關技術分析[J].民營科技，2018（09）：126-127.