變電站絕緣伸縮式多功能異物清理工具的研制

萬新宇 韓玉龍

摘要：電力系統中曾多次發生因小動物（老鼠、蛇、貓、鳥等）進入高壓配電室或爬上電氣設備引起相間短路和接地短路故障的情況，極易造成電氣設備損傷甚至燒毀，引起線路跳閘，影響供電可靠性。鑒于此，設計了一種多功能異物清理工具，能夠有效并安全地完成不同場合下的清障工作，提高清除異物的工作效率，從而更有效地消除設備隱患，提高設備運行的可靠性。

關鍵詞：鳥患;絕緣伸縮式;多功能異物清理工具

中圖分類號：TM85;TM21? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）01-0076-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.01.021

0? ? 引言

隨著我國電力負荷逐年增長，人們對電力的依賴程度越來越高，電力設備供電可靠性也越來越受到人們的重視。在影響電力設備安全運行的因素中，鳥患是重要因素之一，輸電設備、變電設備經常發生因飛鳥、鳥窩引起線路短路跳閘的現象，極大地影響了電力設備運行水平，降低了電力設備供電可靠性。變電站內的鳥窩常見于設備構架、刀閘機構等部位，這些鳥窩所處位置高，且周圍設備復雜，對站內設備的正常運行造成了極大的威脅。

針對上述情況，目前的處理方法大體分為兩種：一是使用常規安全器具對鳥窩進行清除處理，但這類器具只能處理一些容易清除的鳥窩，且不具備安全性，有時甚至需要在停電狀況下進行，這對電力設備供電可靠性構成了威脅;二是采用現有的鳥窩清除專用工具對鳥窩進行清除，然而現有的鳥窩清除工具結構單一，無法準確實現夾取動作，在環境不利時，甚至會發生夾取不牢固導致鳥巢殘留物飄浮到其他帶電設備上的情況。

鑒于此，有必要設計一種絕緣伸縮式多功能異物清理工具，能夠在設備帶電狀態下快速清理異物，有效夾取帶電設備上的鳥窩、蛇、塑料薄膜等，同時能夠有效清理粘鼠板、貓籠等臟物，并做到絕緣、方便快捷，以提高工作效率，及時消除設備隱患，最終達到減少非計劃停電次數，提高供電可靠性的目的。

1? ? 技術原理

絕緣伸縮式多功能異物清理工具是一種可伸縮的絕緣鉗夾，主要包括鉗夾、手柄、伸縮簧、絕緣繩、絕緣鎖、可伸縮的絕緣桿，如圖1所示。鉗夾固定于絕緣桿的頂端，手柄垂直于絕緣桿，其中一個手柄尾部固定在絕緣桿頭，另一個手柄尾部與絕緣繩連接。在使用狀態時，絕緣桿處于伸長狀態，通過握緊絕緣桿上的手柄，拉動絕緣繩，控制鉗夾的開啟和關閉，完成帶電設備上鳥窩、蛇、塑料薄膜等異物的夾取。該工具類似于自行車手剎，更符合手掌的使力習慣，因此也較使用類似火鉗的工具省力;鉗夾的兩個夾持件之間彈性連接，在夾持鳥窩、蛇、塑料薄膜等異物后松開手柄，鉗夾可依靠彈簧力自動分開，因此更加穩定、方便、省力;絕緣桿為空心，不僅可大大降低該工具的重量，還可使絕緣繩設于其中不易損壞;收起狀態下工具長度較短，方便攜帶和存放。

2? ? 工具的組成及加工、測試

2.1? ? 工具的組成

絕緣伸縮式多功能異物清理工具主要由連接在絕緣桿上端的抓取機構、絕緣桿、絕緣繩、手柄四部分組成。抓取機構由固定鉗夾和與其配對的活動鉗夾組成，固定鉗夾固定不動，活動鉗夾通過手柄操作調節開口大小，固定鉗夾和活動鉗夾都采用絕緣材質并經交流耐壓測試合格;絕緣桿是由絕緣材質按照固定尺寸加工而成的桿件，絕緣桿的頂端中心處設有沿絕緣桿軸向豎直向里的凹部，凹部內設有能夠沿絕緣桿軸向移動的伸縮簧，抓取機構與伸縮簧相互連接。該工具還包括絕緣繩和活動連接于絕緣桿下端處的手柄，絕緣繩的長短根據需要可以自由調節，絕緣繩的一端固定于手柄上，另一端穿過絕緣桿和伸縮簧內的通孔;伸縮簧的外側設有掛鉤，掛鉤的設計寬度尺寸大于通孔的直徑尺寸。手柄也是由絕緣鋼材加工定制而成，經交流耐壓試驗測試合格方可使用。工具組成示意圖及產品效果圖分別如圖2、圖3所示。

2.2? ? 工具的加工、測試

2.2.1? ? 抓取機構

加工絕緣伸縮式多功能異物清理工具抓取機構的固定鉗夾和活動鉗夾時，先用鈑金沖壓機沖壓出模型，然后用數控機床激光切割，既要保證鉗口開、閉可靠靈活，又要保證鉗夾的強度，加工測試如圖4所示。

2.2.2? ? 絕緣桿

絕緣桿共三節，每一節都單獨加工測試，每節1.5 m。工具使用過程中，可以根據異物與人體的距離自由調節絕緣桿的長度，也可以一節單獨使用。每節桿之間通過凸輪實現耦合與旋轉，轉動凸輪，能夠在任意位置把絕緣桿鎖死，方便任意調整桿的長度。凸輪也需要進行機械強度、絕緣強度的測試，如圖5所示。

2.2.3? ? 手柄

加工絕緣伸縮式多功能異物清理工具的手柄，需要先用數控沖床沖出粗模，然后用數控機床激光精細切割，經過多次精細切割，最終得到需要的手柄形狀。經多方驗證，該手柄能夠保證手的合理抓握和握力，符合人機工效。手柄同樣也需要進行機械強度、絕緣強度的測試，如圖6所示。

2.2.4? ? 絕緣繩

鉗夾和手柄之間通過絕緣繩相連，絕緣繩的長度可以自由調節，絕緣繩和絕緣桿只有通過110 kV交流耐壓測試[1]后才可以使用，以保證在110 kV及以下電壓等級的使用環境中絕緣性能良好。耐壓測試如圖7所示。

3? ? 工具的創新點及效益

3.1? ? 工具的創新點

該工具的抓取機構可以設置成夾型，也可以設置成爪型、鉤型等多種形式，既可以在設備停電狀態下使用，也可以在設備帶電狀態下使用，能安全、快速、有效地夾取帶電設備上的鳥窩、小動物、塑料薄膜、氣球等異物，絕緣性能可靠，操作方便簡單，夾取牢固，能極大地提高工作效率，及時消除設備隱患，減少非計劃停運次數，提高供電可靠性。

絕緣手柄的設計，利用杠桿原理，達到了四兩撥千斤的效果;同時，設計考慮了手掌的抓握習慣，比使用類似火鉗的工具要省心省力，符合人機工效。

3.2? ? 效益

運行效益評估：在不停電情況下夾取帶電設備上的鳥窩，與停電情況下的清理相比，平均清理時間減少到了5 min以內，使用方便、快捷、安全，提高了工作效率。如果按停電處理，停、送電約120 min，處理過程約20 min，按110 kV線路平均負荷120 000 kVA、電價0.6元/（kW·h）計算，可多帶來電量輸送效益約120 000×0.6×2.33×2=335 520元≈33.6萬元。

4? ? 應用驗證

以前，處理粘有死老鼠的粘鼠板，都是通過人手去撿，夏天粘鼠板惡臭，人距離粘鼠板近，嚴重者會出現頭暈、惡心、嘔吐的情況;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過粘有死老鼠的粘鼠板6張，運維人員反饋使用效果良好。

對于貓，以前只能用手將貓籠放置在空曠的場地;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過貓籠3個，運維人員反饋使用簡單、便捷。

對于鳥巢，以前要將設備停電后再用絕緣桿勾、拽、拉，往往還清理不干凈;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，帶電清理過鳥巢3次，運維人員反饋使用方便，處理干凈，關鍵是不用停電處理，既減輕了運維人員的工作量，又提高了非計劃停運的指標以及社會經濟效益。

對于蛇，以前要用絕緣桿拉、引;而絕緣伸縮式多功能異物清理工具使用至今，清理過蛇2條，運維人員反饋在處理蛇的時候將絕緣桿的長度調整到4.5 m，不僅能有效保證人身安全，還大大減輕了人員的心理負擔。

5? ? 結語

使用絕緣伸縮式多功能異物清理工具，在不停電情況下夾取帶電設備上的鳥窩，與停電情況下的清理相比，平均清理時間減少到了5 min以內，能夠安全、快速、有效地夾取帶電設備上的鳥窩、蛇、塑料薄膜等異物，還能夠處理貓籠和粘鼠板，絕緣性能好，使用方便、簡單，極大地提高了工作效率，有利于及時消除設備隱患，減少非計劃停電次數，提高供電可靠性，可在電力系統各單位推廣應用。

[參考文獻]

[1] 中國南方電網有限責任公司電力安全工作規程：Q/CSG 510001—2015[S].

收稿日期：2021-10-08

作者簡介：萬新宇（1988—），男，吉林省吉林市人，工程師，長期從事變電運行管理與維護工作。

韓玉龍（1984—），男，安徽蕪湖人，高級技師，長期從事變電運行管理與維護工作。