配網帶電作業中的移動式全絕緣升降平臺設計和應用

天津哈工領盛機器人有限公司 馮君宏 鄒昊峰 田 碩 王 濤 郭克紅 王 寵

在對帶電作業模式的探索和發展中，大多只關注相鄰帶電設備所使用的安全工具和儀器，而忽略了如何去做接近帶電設備的方法，特別是在10kV及以下配電線路中如何使操作人員安全接近帶電設備的研究。

1 實際案例

隨著現代化配電網帶電作業被推廣和宣傳，提升基礎供電穩定性和可靠性已經成為目前電力供應部門的重要建設目標，該種現狀要求技術人員必須大力開展帶電作業檢修和維護，以此不斷提升電力供應安全系數。

現階段，帶電作業中使用比較廣泛的機器人設備則是絕緣斗臂車，該設備在運轉環節上普遍具有升空方面、機械設備運轉強度高、勞動強度低等優勢。然而，配電網建設情況復雜，針對山脈、山丘以及水田等相關區域來說，現有絕緣斗臂車機器人設備在運轉環節上會存在一定的約束性和阻礙性，無法全方位、多角度開展帶電作業[1]。同時，如果配電網建設在空間結構復雜且狹小的環境下，絕緣斗臂車則不能發揮出真正的作用，所以設計出移動式全絕緣升降平臺十分必要。針對以上情況，天津哈工領盛機器人有限公司積極引進國外先進技術，結合我國國內常用配網帶電作業機器人工作模式，從中詳細分析可能產生的問題，以配網帶電作業路程經驗作為基礎條件，設計出能夠直接固定在基礎機器人設備上的移動式全絕緣升降平臺。該平臺在設計和應用方面上充分體現出安裝便捷、操作簡單、能夠靈活旋轉的基礎功能，為此被廣泛的推廣在配網帶電作業各個環節中。

2 機器人系統概論

帶電作業機器人系統主要由機械手臂、視覺服務模塊以及移動升降模塊構成，起重機械手臂主要由終端執行設備、俯視仰視系統構成，而移動升降模塊則主要由移動軌道、平行移動以及升降移動等構成。視覺伺服模塊主要由收集深度收集，以及數據核算方式構成帶電操作機器人的系統軟件，為此運轉系統主要為分服務端和遠程計算機兩個環節，其中服務端口在運行環節上主要在機器人本體工業控制設備中，并且將遠程計算機放置在集中化控制中心，從而完成3D運動仿真處理，以此還原帶電作業機器人機械手臂運動模式。機器人運轉數據見表1。

表1 機器人運轉數據

3 配網帶電作業平臺結構

3.1 配網帶電作業平臺特點

3.1.1 優點

配網帶電作業平臺在運轉過程中，可以直接使用絕緣斗臂車無法達到的地區，如山丘、軟土路基、農田區域等。為此一般使用一列作業模式、水平作業模式以及三角形排列等雙線或者單線回路，由于該平臺在建設過程中主要使用鋼化玻璃，所以此種材料普遍具有高強度、低吸水率、耐腐蝕、耐褪色等優勢，同時該材料自身質量相對較輕，能夠隨時隨地進行拆卸，并且由車輛運輸至施工地點，隨后在使用人工搬運至施工現場之后，再次進行組裝處理。

由于該平臺在運轉過程中按照額定電壓220kV進行方案設計，確保設備電氣性能以及機械性能等方面，盡可能滿足配電線路在運轉過程中的帶電作業需求。為此該平臺在運行環節上，對于操作相對簡單帶電作業項目，如接火、安裝故障指示器、修補導線等基礎項目都可以有效開展。

3.1.2 缺點

配網帶電作業平臺實際運轉過程中，平臺實際開展作業時只能安排一個作業人員，因此平臺所有帶電作業在操作環節上都需要一個工作人員實現所有工作，較大地增加了作業人員的基礎勞動高強度，同時該平臺實際進行作業操作時靈活性相對較差，如平臺接火時當連接一相之后還需要繼續連接另外一相，此種背景和基礎條件下，作業人員需要將配網帶電作業平臺下降至地面結構之后，等待作業位置固定好后才能將升降平臺繼續運行，直至開展下一道施工流程。現階段作業的內容比較單一且片面，只能進行一些簡單的拆火和接火任務，對于復雜的作業項目不能采用此方法。絕緣升降臺如圖1所示。

圖1 絕緣升降臺

3.2 絕緣斗臂車

在配電網帶電運行平臺中，絕緣斗臂車一般具有較高的結構穩定性和可操作性，因此已成為現階段配電網帶電運行的常用設備之一，是配電網帶電運行實施項目中常見的技術模式。保溫斗臂車的工作原理是利用液壓系統有效地控制車體的支撐結構，實現車體的膨脹、臂的轉動和高度提升，而車體實際運轉過程中技術人員僅需要在斗內直接操作手臂進入配網帶電區域就可以有效開展相關作業，但是該設備自身占地面積較大，因此會受到地形和交通運輸等方面的影響。機械臂運動參數見表2。

表2 機械臂運動參數

3.3 硬梯

如果配網帶電作業平臺作業區域距離地面較低時，需要使用絕緣硬梯設備進行日常操作，在設備的實際操作中，技術人員需要爬上絕緣硬梯進入通電區域進行基礎通電工作。絕緣硬梯本身結構輕，運輸方便。但由于其高度較低，會受到作業高度的限制，無法在高度上進行基礎的活動作業。因此，該設備主要用于低壓線路的帶電作業。

3.4 移動式全絕緣升降平臺

移動式全絕緣升降平臺在運輸過程環節上，能夠根據施工位置具體高度自動調節平臺高度，因此該設備運轉原理則是通過移動式全絕緣升降平臺，確保技術人員能夠快速進入帶電區域開展基礎帶電作業。該設備由于支撐結構可調節范圍性相對較小，因此該設備對于地面平整程度要求較高，同時移動式全絕緣升降平臺自身重量大、占地面積廣，不利于長距離的運輸和使用。除此之外，移動式全絕緣升降平臺在操作環節上只能垂直升降，因此該設備僅僅適用于室內環境或者市區內的配電線路。

3.5 旋轉平臺

旋轉平臺主要針對固定式立桿上絕緣平臺中無法轉移等問題進行技術開發，并且通過齒輪設備抱箍連接絕緣平臺將設備固定在水泥立柱上，此時技術人員通過自身向上攀爬進入帶電區域開展相關作業，而旋轉平臺自身的結構特點同時能夠滿足技術人員水平移動作業區域，但是旋轉平臺的運轉高度相對固定，其操作位置無法靈活多變。

4 移動式全絕緣升降平臺設計

4.1 齒輪抱箍設計

齒輪抱箍在平臺結構設計上，作為整個系統的力量承擔裝置和立桿固定裝置，不僅要求自身結構的穩定性，還需要設備在安裝和拆卸環節的便利性，為此齒輪抱箍一般使用鋁合金材料生產和制作，其中與電桿連接位置則需要使用具有絕緣功能的橡膠材料進行接觸，通過提升摩擦系數進一步穩定平臺結構。齒輪抱外圍需要使用全齒輪安裝模式，有效與絕緣平臺的齒輪咬合，并且通過技術操作宣傳升降系統，確保整個平臺可以沿著齒輪進行抱箍旋轉。

4.2 旋轉升降系統

該系統能有效控制絕緣旋轉平臺，是保證平臺正常運行和提升的重要組成部分。旋轉控制系統采用齒輪傳動原理，通過轉動系統的旋轉手柄，可以帶動整個絕緣平臺箍升降。

4.3 絕緣平臺

升降開展帶電作業時，作為承載工作人員和帶電操作設備的絕緣平臺，為了保證承重符合標準要求，平臺結構應使用樹脂材料制作，不僅可以滿足基礎絕緣強度，一定程度上還可以具備設備基礎的機械性能。其中，絕緣平臺基礎長度為800mm，寬度為400mm，所搭配的絕緣梯高度為400mm，確保實際作業時技術人員實際提高和降低高度達到1400mm，進一步滿足配網帶電作業對安全高度和距離的控制。運作參數見表3。

表3 運作參數

5 移動式全絕緣升降平臺應用

5.1 平臺對比

在詳細對比常見帶電作業平臺和操作絕緣平臺之后得出相關結論：移動式全絕緣升降平臺在應用性能和使用便利方面上，可以有效滿足帶電作業過程中不同帶電作業對于位置的基礎需求，并且該平臺攜帶便利、安裝方便，可以最大限度提升配網帶電作業的安全水平。絕緣平臺特點對比見表4。

表4 絕緣平臺特點對比

5.2 應用策略

5.2.1 組裝測試

移動式全絕緣升降平臺在結構組裝方面上，應根據標準使用流程進行安裝齒輪抱箍設備、固定升降軌道、支撐絕緣平臺等，其中作為帶電作業的主要絕緣設備和工具，在實際安裝和作業之前，需要針對該平臺使用安全性和應用性能進行現場測試，如檢查平臺設備外觀是否具有明顯的損壞、平臺轉動以及位移零部件是否靈活，絕緣平臺施工現場對絕緣電阻的數據測量是否標準等。

5.2.2 登桿安裝

施工人員在登安安裝平臺設備時，應有效防護自身，并攜帶絕緣繩，將絕緣繩安裝在施工桿上的適當位置，通過絕緣繩將平臺提升到適當位置，同時固定上、下齒輪箍。

5.2.3 平臺運轉

通過控制旋轉升降操作系統，控制保溫平臺沿水泥棒體上下升降旋轉，在帶電區域附近進行帶電操作。

6 結語

由此可見，為了平臺運輸便利，本文通過針對其內部結構和操作特點詳細分析，結合平臺操作便利，使用不受地形影響等優勢，進一步探索該平臺在配電線路帶電作業環節上所起到的實際作用，使配網帶電作業能夠得到更大的推廣和普及。