輸配電線路攀登轉移專用裝置研究

張棟輝 云霄 李娟娟

摘 要：輸配電線路維護是提升電力系統安全性與穩定性的重要途徑，考慮到當前輸配電線路攀登轉移專用裝置零件連接處較為薄弱，在使用過程中需要更換安全帶，對工作人員造成人身威脅，設計新型輸配電線路攀登轉移專用裝置。使用3D打印技術中的多自由度打印，完成連接環的設計部分。而后，使用金屬激光切割技術對裝置中的金屬部件進行制造。將設計完成后零件進行有序連接，至此，輸配電線路攀登轉移專用裝置設計完成。構建裝置應用測試環節，對此裝置的使用安全性進行分析。經測試結果證實，此裝置的使用安全性優于當前裝置。

關鍵詞：3D打印技術;輸配電線路攀登;金屬激光切割;多自由度打印;裝置安裝;安裝耗時

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

引言

在電力系統的基礎構架中，輸配電線路在其中起到了重要的作用，一旦其出現異常，將對經濟與生活造成嚴重的影響。為了對其實施檢測與維護，越來越多的檢測裝置應用到輸配電線路中，為穩定的電源供給提供可能[1]。在對原有的輸配電線路檢測設備進行了歸納與總結后，針對可能影響檢測效果的問題進行了分析。

在當前使用的檢測設備中，輸配電線路攀登轉移專用裝置的設計效果較為落后。其設備的相關性能問題，無法為工作人員提供安全保障，工作人員在檢修的過程中隨時都有從高中墜落的危險。在安裝的過程中耗時相對較長，且應用時安全帶更換次數較多，嚴重威脅工作人員的人身安全。針對此問題，在本次研究中將對輸配電線路攀登轉移專用裝置進行優化與完善，在當前設備的基礎上，研發出安全性與經濟性更高的攀登轉移專用裝置。

1輸配電線路攀登轉移專用裝置設計

進行大量的文獻研究后可以確定，輸配電線路攀登轉移專用裝置大致可分為下述幾個組成部分：爬梯、導軌、自動鎖、連接環以及安全帶。在原有的攀登移動專用系統中，連接環與安全帶之間距離相對較近，在使用的過程中時常會出現卡死或是無法移動，威脅工作人員的人身安全[2]。因此，在本次研究中，對兩者之間的距離進行優化，以此降低工作人員在使用過程對于安全帶的替換以及調整次數。與此同時，對連接環的尺寸以及結構進行優化。通過實物分析可知，連接環的尺寸相對較小，其制造材料相對較高。在本次研究中使用3D打印技術中的多自由度打印[3]，完成此設備的制造過程，豐富裝置的細節，保證設計的合理性。在提升設計效果的同時，降低制造成本。

為滿足輸電線路的攀登要求，同時考慮到裝置輕量化的宗旨，需要對設備的整體重量進行控制，故將其質量區間閾值計算過程設定如下：

其中，A表示連接裝置的運動結構重量;B表示裝置自身的重量;C表示工作人員自身重量;S表示輸電線路可承載的最大重量。根據上述公式，對人體重量進行分析后，確定設備的最大設計重量。在設備硬件的設計過程中，可使用金屬激光切割技術對裝置中的金屬部件進行制造，并將其有效連接。在裝置安裝的過程中，需要考慮對裝置的編號以及位置進行細致分析，由于此設備多采用分段式安裝，一旦出現安裝錯誤將造成不可彌補的危害。為此，在本次設計中，對各個零部件進行金屬特殊連接口設計，如出現連接錯誤，則攀登裝置無法使用，以此保證連接的正確性，提升工作人員的人身安全。對上述內容進行整合，至此，輸配電線路攀登轉移專用裝置設計完成。

2裝置測試分析

在本次研究中，設計出一種輸配電線路攀登轉移專用裝置，為驗證此裝置具有相應的應用價值，且符合此裝置的設計目標，構建裝置測試分析環節，對其應用效果進行判定分析。

2.1測試準備及測試項目設定

在本次測試中，對裝置的連接情況進行分析，如連接可靠且拆卸方便。在對此裝置使用過程中工作人員的安全帶更替次數進行統計分析，以此確定此設備在一定程度上可提升工作人員的安全性，并降低作業風險。在裝配前，對裝置的零部件進行清潔，且清潔的過程中不能導致零件破碎或形變。在清潔完成后，按照說明書對裝置進行組裝。組裝完成后，對設備的各個連接點進行檢測與分析，確定裝置連接的穩定性。

在零件組裝檢測完成后，對裝置的安全性進行分析。本次測試中，為避免真實試驗對輸電線路正常運行與工作人員安全的影響，采用模擬仿真的形式，對設備的操作安全性進行評估。在仿真軟件中構建1.00km、3.00 km、5.00km、8.00km以及10.00km的輸電線路，并在其中每隔500米構建1個高壓線桿。同時，在此軟件中輸入文中裝置與原有裝置相關參數構建裝置模型，對攀登轉移線路全程后的設備安全帶替換次數進行統計，將其作為設備安全性能輸出。

2.2測試結果分析

對上表中數據進行全面分析可以看出，在相同的輸電線路長度條件下，本文裝置安全帶替換次數較少，且呈線性分布。與原有裝置相比，本文裝置在相同的輸電線長度下可縮減安全帶替換次數，降低安全帶對工作人員人身安全造成的風險。對上述內容進行整合后可以判定，本文裝置的使用效果較好。與此同時，本文裝置在一定程度上可提升工作人員的安全性。

3結束語

為了提升配電線路檢修的安全性，本次研究提出了一種應用3D打印技術與金屬激光切割技術的輸配電線路攀登轉移專用裝置。設定應用測試環節對其裝置的使用效果進行了分析，確定了此裝置在應用過程中的安全性。由于技術上的限制，此裝置在部分領域還存在一些問題，在日后的研究中還需對其進行優化，以免對工作人員在檢修中的安全性造成影響。

參考文獻

[1]謝李為，柳祎璇，曾祥君，等.基于VMD和S變換的多端輸電線路故障定位[J].電力系統及其自動化學報，2019，31（02）：126-134.

[2]楊杰，李鵬輝，陳澤中，等.光纖激光切割對醫用金屬L605管切面質量的影響[J].材料熱處理學報，2019，40（08）：84-90

[3]吳陳銘，戴澄愷，王昌凌，等.多自由度3D打印技術研究進展綜述[J].計算機學報，2019，42（09）：1918-1938.