新型適合輸電線路專業組合工具研發技術原理分析

于從生 趙志剛

摘要：絕緣子更換是輸電線路檢修工作中的基礎內容之一，在操作過程中需要用到多種絕緣子插銷，導致攜帶工具較多，在一定程度上增加了工作難度與風險。對此，針對絕緣子作用研發了一種重量輕、攜帶方面、實用性強的輸電線路專業組合工具。新型適合輸電線路專業組合工具主要由一字螺絲刀、R銷取銷器、W銷取銷鉗、套筒扳手構成，基于科學設計，具備了操作方面，靈活作業特征，同時組合工具便于攜帶，可滿足輸電線路檢修絕緣子插銷需求。

關鍵詞：輸電線路;組合工具;技術原理;工具研發

1引言

輸電線路檢修在電網安全與穩定運行中發揮著至關重要的作用，是電網運行維護重點內容。在輸電線路檢修過程中，受線路運維時間、線路檢修次數、絕緣子組連接方式等因素影響，可能涉及多種絕緣子型號，需要應用到不同類型絕緣子插銷工具。而在高空作業情況下，攜帶工具較多不僅增加了工作難度，也提高了作業風險，延長了工具替換利用時間。研究表示，取插銷效率與絕緣子更換效率存在直接影響。為及時、有效、安全更換絕緣子，研究從專業工具創新角度出發，研究了一種適用于輸電線路絕緣子更換的新型組合工具，以下為該工具研發與應用說明。

2輸電線路專業組合工具研發需求分析

基于我國電力事業的高速發展，輸電線路建設規模不斷擴大，對輸電線路運行維護提出了更高要求。由輸電線路組成結構可知：輸電線路主要由導線、絕緣子、桿塔、金具、接地裝置、擠出裝置、拉線、避雷裝置等構成[1]。其中絕緣子主要是通過支撐導線或懸吊導線，使導線與桿塔絕緣，以保證輸電線路安全、穩定運行的構建（如圖1）。輸電線路運行期間，絕緣子長時間受工作電壓影響、導線自重影響、雷電風雪影響、環境溫濕度變化影響、外力因素影響等，易出現損壞，制約自身性能發揮，影響輸電線路運行安全。因此，在輸電線路運行維護過程中，應高度重視絕緣子檢修。

基于經驗歸納與總結發現，輸電線路絕緣子檢修過程中可能會遇到不同類型絕緣子，這與輸電線路運行時間、輸電線路運行維護次數、輸電線路絕緣子使用要求等相關。而絕緣子類型不同，所使用的檢修工具也不同。通常一個絕緣子組中，包含多個絕緣子，每個絕緣子按照頭尾銜接方式連接，為保證連接牢固、穩定，絕緣子進行了插銷固定。因此，取、裝插銷是輸電線路檢修絕緣子更換重要內容之一，也是輸電線路檢修絕緣子更換難點所在。目前，絕緣子取、裝插銷過程中，較為常用的工具主要有扳手、W銷取銷鉗、R銷取銷器、一字螺絲刀等[2]。為滿足輸電線路絕緣子更換作業需求，工作人員需要盡可能全的攜帶相關工具。這導致高空作業攜帶工具多，工具更換困難，取插銷進程緩慢，并在一定程度上增加了高空作業風險，限制了輸電線路運行維護工作質量、效率與安全水平提升。

組合工具是一套由不同類型、規格、現狀、作用的標準工具組成的專業工具系統，在使用過程中可根據實際需求從中選擇適宜的工具進行作業，以提高作業簡便性、快捷性、安全性。針對輸電線路檢修中絕緣子更換要求，在借鑒輸電線路檢修工具研制技術基礎上，結合絕緣子更換現狀，研制一種適用于不同類型絕緣子取插銷的新型專用組合工具。該工具需要滿足以下要求：（1）攜帶方便，使用容易，操作簡單;（2）可滿足多種類型絕緣子更換需求，將常用工具涵蓋其中;（3）適合高空作業，攜帶與使用安全性高;（4）制造成本可觀，工藝可行性高，適合推廣使用。

3輸電線路專業組合工具研發方案分析

3.1工具研發規劃

以絕緣子取插銷及其相應工具為研究對象。根據輸電線路絕緣子類型及其組成，初步擬定輸電線路專業組合工具研制規劃為：直線懸垂單雙片絕緣子日常檢修及其相關工具研制;V形雙串單雙絕緣子日常檢修及其相應工具研制等[3]。由于絕緣子類型多樣，加之絕緣子串組裝形式的變化，確定新型適合輸電線路專業組合工具需要由不同取銷器構成，如R銷取銷器進行絕緣子R銷拆裝，W銷取銷鉗進行絕緣子W銷拆裝等，以保證新型適合輸電線路專業組合工具能夠滿足絕大多數絕緣子檢修需求。

3.2結構及其原理

根設計需求以及相關技術條件，新型適合輸電線路專業組合工具共由9部分組成：

（1）構架（圖3中1）：屬于新型適合輸電線路專業組合工具基礎件，用以組裝其他各個配件。通常情況下，構架可設計成方形、圓形、矩形等多種形態。本研究中涉及到的各個配件對長度、寬度具有較高要求，故構架確定為矩形。其余配件分上下兩層并行分布，節約空間的同時，避免工具與工具之間相互干擾。

（2）彈簧定位珠（圖3中2）：屬新型適合輸電線路專業組合工具支承件、緊固件，用以固定各工具位置，使其不能夠隨意擺動。通常情況下，彈簧定位珠能夠向工具提供一定壓力，用以準確定位工具。固定方式一般有兩種，一種是壓入式固定，一種是螺紋鎖緊式固定。本研究所用彈簧定位珠為不銹鋼壓入式彈簧定位珠（圖2所示）。

彈簧定位珠殼體、珠球、彈簧等元件組成。根據彈簧定位珠使用環境，確定球珠材料為硬度、精度較高的不銹鋼球，根據新型適合輸電線路專業組合工具中各工具固定要求確定確定其規格。通常情況下所用彈簧定位珠規格見表1。

（3）定位軸承（圖3中3）：屬新型適合輸電線路專業組合工具定位件、導向件，用以保證各工具靈活轉動，確定工具與工件、工具與工具之間的相對位置。在軸承選擇過程中需要保證：軸承具備一定強度與剛度，能夠承載一定載荷;軸承摩擦力矩較小，可保證工具靈活轉動;軸承可在一定程度上保證工具回轉精度在可允許誤差范圍內;軸承尺寸有限，不過多占用組合工具空間。在軸承設計時，為減少磨損，控制發熱量，需對平均壓強、軸承發熱量等參數給予充分考慮。

以推力滑動軸承，平均壓強計算公式為：，式中Z為推力環數目，k為考慮油槽使支撐面積減小;軸承發熱量計算公式為，。

（4）一字螺絲刀（圖3中4）：屬新型適合輸電線路專業組合工具中的功能件，用于拆除螺絲。

（5）R銷取銷器（圖3中5）：屬新型適合輸電線路專業組合工具中的功能件，用以滿足絕緣子R銷裝拆需求。

（6）W銷取銷鉗（圖3中6）：屬新型適合輸電線路專業組合工具中的功能件，用以滿足絕緣子W銷裝拆需求。

（7）套筒扳手（圖3中7）：屬新型適合輸電線路專業組合工具中的功能件，用以滿足螺絲、銷釘緊固需求。

（8）固定片（圖3中8）：屬新型適合輸電線路專業組合工具中的固定件，用以將設備固定在安全帶、腰帶上，防止工具高空掉落的同時，解放工作人員雙手。

（9）W銷取銷鉗擴張彈簧（圖3中9）：屬新型適合輸電線路專業組合工具W銷取銷鉗組成元件，用以伸縮W銷取銷鉗，提高W銷取銷鉗實用性，但W銷取銷鉗打開之后彈簧自動將取銷鉗鉗口打開，提高設備操作簡便性，降低高空作業時工具調整難度。

新型適合輸電線路專業組合工具實際應用過程中，8固定在安全帶上，

將4、5、6、7一同攜帶到高空;2將工具4、5、6、7固定，使其不會因擺動、其他工具使用改變位置;在3作用下，4、5、6、7可靈活轉動，滿足隨時取用、放回需求。

3.4工具主要優勢

新型適合輸電線路專業組合工具研制成功后，其在輸電線路運行維修中的應用優勢主要在于：（1）適用性強，即組合工具由多種取銷工具組成，可基本滿足輸電線路各種絕緣子插銷拆裝需求，具有廣泛推廣價值。（2）操作簡單，即組合工具在使用過程中各類取銷工具可根據實際情況隨機轉換，有效節約操作時間，同時不必擔心設備不全影響操作進程，不必擔心設備更換時工具高空掉落;（3）安全性高，即組合工具配備了固定片，可隨身攜帶，解放雙手的同時，減少設備掉落風險，提高作業安全系數。（4）設備損害小，組合工具合理選擇取銷器材料，優化取銷器結構，不影響取銷器功能的同時，降低取銷器使用過程中對絕緣子的損害。

4輸電線路專業組合工具應用效果分析

將研發的新型適合輸電線路專業組合工具應用到某電力企業輸電線路運行維修中，進行絕緣子更換取插銷作業，試驗數據見表2。由表2數據可知，使用新型適合輸電線路專業的組合工具后，完成一項絕緣子更換任務所用人數為6人，普通員工操作耗時約為3.4h[（3.6+3.4+3.8+3.4+3.4+3.2+3.2+3.4）÷8=3.425]，較未使用新型適合輸電線路專業的組合工具前（完成一項絕緣子更換任務所用人數通常為6～9人，操作耗時普通員工12～16h，技術比武員工3～5h），勞動強度降低，工作效率提高。新型適合輸電線路專業組合工具在絕大多數絕緣子更換中適用，提高了輸電線路運行維修單位檢修能力，利于線路運行穩定性、安全性提升，利于電力系統供電可靠性提升，從而利于企業良好社會形象塑造與維護。

5結論

綜上所述，輸電線路檢修中，絕緣子取插銷使其更換重要環節之一，其工作效率、質量與絕緣子整個更換質量、效率存在直接影響。針對以往絕緣子取插銷工具攜帶繁瑣、工具更換困難、取插銷作業效率低等問題，研發了輸電線路檢修絕緣子取插銷組合工具，有效克服了以往絕緣子更換存在的不足，滿足了絕大多數絕緣子插銷需求，提高了設備更換與使用安全，減少了高空作業風險，提高了檢修效率，為整個絕緣子檢修質量提升提供了工具支持。

參考文獻：

[1]朱亞宗.科學家主導產品研發：中國制造邁向高端的必由之路[J].湖湘論壇，2020，33（06）：106-114.

[2]隋宇，寧平凡，牛萍娟，等.面向架空輸電線路的掛載無人機電力巡檢技術研究綜述[J].電網技術，2021，45（09）：3636-3648.

[3]曹春博，陳燕.變電站一次設備帶電作業組合工具研制及應用[J].內蒙古電力技術，2020，38（04）：69-72.