多功能實(shí)用絕緣操作棒研究與應(yīng)用

李亦健，李智財(cái)，何以祥，陳裕鴻，梁炳，鄧國(guó)鋒，譚世軍，江澤榮

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶廣寧供電局，廣東 肇慶 526300）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力使用的要求逐漸提高，對(duì)電量的需求也日益增加。電能作為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚哪茉粗唬呀?jīng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)。發(fā)電站和配電網(wǎng)作為電能產(chǎn)生與輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也在不斷復(fù)雜化，以滿足社會(huì)對(duì)電能的需求[1]。

為了保證日常正常用電需求，必須要對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行定期的檢修與維護(hù)，保障配電網(wǎng)和配電設(shè)備的正常功能。而絕緣操作棒是配電網(wǎng)和配電設(shè)備檢修與維護(hù)的主要工具，必須要滿足不同環(huán)境下配電網(wǎng)的檢修與維護(hù)要求。然而，目前傳統(tǒng)絕緣操作棒應(yīng)用條件有限，在特殊場(chǎng)合使用效果較差，結(jié)構(gòu)不合理，功能單一，存在很大的局限，已經(jīng)無法滿足各種環(huán)境下的電力設(shè)備維護(hù)需求[2-3]。一方面，傳統(tǒng)絕緣操作棒在偏遠(yuǎn)地區(qū)夜間或者照明不佳的環(huán)境中使用非常不便；另一方面，傳統(tǒng)絕緣操作棒還無法調(diào)節(jié)絕緣距離，難以完全保證工作人員的生命安全以及電網(wǎng)正常工作。為滿足實(shí)際工作需求，本文在傳統(tǒng)絕緣操作棒的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，增加發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）照明燈等元件，豐富絕緣操作棒的功能，開發(fā)一棒多用工具以滿足復(fù)雜環(huán)境下的檢維修需求，最終創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一種改進(jìn)型多功能實(shí)用絕緣操作棒。

2 多功能絕緣操作棒的特征及功能分析

2.1 多功能絕緣操作棒的特征

多功能絕緣操作棒是在傳統(tǒng)絕緣操作棒結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)改進(jìn)而來，主要包含棒體、連接件、接頭以及各種輔助構(gòu)件。當(dāng)前，市場(chǎng)上的絕緣操作棒基本都是接口式和伸縮式兩種形式。其中，接口式絕緣操作棒應(yīng)用最為廣泛，其連接處采用螺旋接口，能夠通過多個(gè)分節(jié)進(jìn)行組裝，滿足最長(zhǎng)10 m 的使用要求，這種絕緣操作棒攜帶相對(duì)方便；伸縮式絕緣操作棒與接口式絕緣操作棒區(qū)別較大，這種類型絕緣操作棒通常做到三級(jí)伸縮，但是最長(zhǎng)也只是做到6 m，其體積相對(duì)較小，便于攜帶，并且能夠根據(jù)操作要求調(diào)整絕緣操作棒的長(zhǎng)度，比接口式絕緣操作棒的固定長(zhǎng)度要靈活[4-5]。考慮到這兩種絕緣操作棒的特點(diǎn)，本文在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，基于伸縮式絕緣操作棒結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，在增加新功能的前提下，還能保證絕緣操作棒靈巧，使用更加方便安全[6]。

2.2 多功能絕緣操作棒的功能分析

多功能絕緣操作棒應(yīng)用日益廣泛，優(yōu)勢(shì)顯著，本次改進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的絕緣操作棒有4 個(gè)突出功能。

1）新型絕緣操作棒配備了LED 照明燈和微型攝像頭套裝，并且是可以拆卸的，結(jié)構(gòu)靈活。整套元件位于絕緣操作棒的第一節(jié)上，采用手動(dòng)按壓式操作，能夠?qū)崿F(xiàn)LED 照明燈開關(guān)，并且微型攝像頭套裝的無線鏡頭設(shè)備在光照情況下，可以實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)視效果。該功能在高精度要求和采光不足的情況下具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[7-8]。

2）新型絕緣操作棒還設(shè)計(jì)了小型裝遙控液壓剪套裝，并且設(shè)計(jì)在絕緣操作棒的第一節(jié)，同時(shí)在棒體的第三節(jié)設(shè)置安裝遙控按鈕，通過用手撥動(dòng)遙控按鈕的方式實(shí)現(xiàn)絕緣操作棒前段液壓剪的開合，這種功能保證在野外林木較多的環(huán)境中快速清理障礙物，為工作清理出可行的通道，效果極佳。

3）絕緣操作棒創(chuàng)新設(shè)計(jì)的物體抓取套裝能夠很好地抓取物體，并且抓取的鉤頭加裝在第一節(jié)，同時(shí)在第三節(jié)加裝遙控按鈕；鉤頭可通過電動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)物體抓取與限位，特別是在清障過程中，可確保準(zhǔn)確鉤取樹障和竹障，保證清理后物體與電網(wǎng)設(shè)備保持足夠的安全距離。

4）為了實(shí)現(xiàn)對(duì)野外動(dòng)物的驅(qū)趕，在絕緣操作棒的第二節(jié)設(shè)計(jì)了超聲波驅(qū)狗器，該功能主要用于在清理障礙物的過程中，遇到具有攻擊性傾向的動(dòng)物時(shí)，能夠及時(shí)驅(qū)趕，以保證清障過程的安全。

3 多功能實(shí)用絕緣操作棒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)原理

1）改進(jìn)型絕緣操作棒能夠在采光不良的環(huán)境中使用，主要是新增的LED 照明燈和微型攝像頭套裝能夠?yàn)榄h(huán)境提供光亮，并且通過微型攝像頭套裝顯示細(xì)節(jié)之處，使得操作更加精準(zhǔn)，提高了工作人員的操作水平。并且該套裝可以拆卸，能夠根據(jù)具體使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)[9]。

2）在絕緣操作棒的棒體上增設(shè)小型裝遙控液壓剪套裝，通過手控操作能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣操作棒頭部的物體抓取套裝的活動(dòng)，對(duì)于遠(yuǎn)處或者高處的小型障礙物具有很好的清理效果，從而保證了工作人員與帶電網(wǎng)的安全距離。

3）改進(jìn)型多功能絕緣操作棒還能夠驅(qū)趕野外動(dòng)物等，其主要原理是在絕緣操作棒中設(shè)計(jì)超聲波驅(qū)狗器。狗等動(dòng)物能夠聽到人類聽不到的高頻聲波，通過調(diào)節(jié)超聲波驅(qū)狗器的聲波頻率，發(fā)出刺激性聲音以沖擊狗及其他動(dòng)物的聽覺和神經(jīng)系統(tǒng)，使其感到害怕，以此達(dá)到驅(qū)趕狗等動(dòng)物的目的。

3.2 項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)方案

通過對(duì)肇慶地區(qū)正常天氣下的配電設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)情況進(jìn)行分析，并且統(tǒng)計(jì)倒閘操作的完成時(shí)間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)光照強(qiáng)度充足時(shí)，對(duì)準(zhǔn)操作孔的平均時(shí)間大約為15 s 左右；但是當(dāng)光照強(qiáng)度不足時(shí)，特別是夜間工作時(shí)，對(duì)準(zhǔn)操作孔的平均時(shí)間則高達(dá)56 s。因此，在采光不足的環(huán)境下，不僅會(huì)影響工作人員的對(duì)準(zhǔn)操作，還會(huì)導(dǎo)致不必要的安全問題，影響工作效率和自身安全，盡管在工作中有其他工作人員協(xié)調(diào)幫助照明，但是由于光照角度和協(xié)調(diào)度難以保持一致，因此整體效果不佳。

為了解決該問題，本文改進(jìn)設(shè)計(jì)絕緣操作棒功能，開發(fā)多功能絕緣操作棒，其具體技術(shù)方案如下。

1）增加可裝拆設(shè)備的LED 照明燈和微型攝像頭套裝、可裝拆設(shè)備的小型裝遙控液壓剪套裝、可裝拆設(shè)備的物體抓取套裝、可裝拆設(shè)備的超聲波驅(qū)狗器。

2）LED 照明燈和微型攝像頭套裝設(shè)計(jì)安裝在絕緣操作棒的第一節(jié)，并且配備手動(dòng)按壓器和無線鏡頭設(shè)備；小型裝遙控液壓剪套裝設(shè)計(jì)在絕緣操作棒的第一節(jié)，將手動(dòng)遙控按鈕安裝在第三節(jié)，并且通過連接構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)力傳輸；物體抓取套裝中的抓頭同樣安裝在絕緣操作棒的第一節(jié)，遙控按鈕安裝在第三節(jié)，與液壓剪類似；超聲波驅(qū)狗器安裝在絕緣操作棒的第二節(jié)。

3）絕緣操作棒的其他結(jié)構(gòu)基于普通伸縮式絕緣操作棒，除上述套裝之外，還包含了橡皮套、絕緣把手、絕緣操作棒、防滑齒、凹面鏡、連接座、工作頭、限位塊、限位柱和減震彈簧等。改進(jìn)型絕緣操作棒具體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖見圖1～圖4。

圖1 具有夜間照明功能絕緣操作棒結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 絕緣操作棒結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 凹面鏡安裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 連接座結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 改進(jìn)型絕緣操作棒應(yīng)用研究

1）在保證實(shí)現(xiàn)全部設(shè)計(jì)功能的前提下，該改進(jìn)型絕緣操作棒的結(jié)構(gòu)非常合理，使得工作人員操作更加便捷。工作人員手持端是絕緣把手，并且配備有絕緣手套，采用鉸鏈連接掛環(huán)，設(shè)置防滑齒，保證在各種情況下都不會(huì)脫離控制。在絕緣把手的另外一端是伸縮桿，為了保證伸縮桿的固定，在其伸縮部分設(shè)計(jì)了鎖緊旋鈕，當(dāng)調(diào)整伸縮桿到合適長(zhǎng)度后，鎖緊即可保證絕緣操作棒的總長(zhǎng)度不變。伸縮桿末端通過連接座來連接絕緣操作棒，其絕緣結(jié)構(gòu)跟普通絕緣操作棒結(jié)構(gòu)類似，但安裝了可拆卸的套裝，既保留了絕緣操作棒的主要性能，又?jǐn)U展了其輔助功能。另外，絕緣操作棒還設(shè)計(jì)了導(dǎo)軌和滑塊，通過旋轉(zhuǎn)卡齒來固定移動(dòng)座，利用移動(dòng)座來安裝LED 照明燈和微型攝像頭套裝，保證燈光角度能夠得到有效調(diào)整。在絕緣操作棒的頂端還設(shè)計(jì)了工作頭，用以安裝物體抓取套裝。在操作過程中，可以根據(jù)維護(hù)環(huán)境選擇安裝各種套裝，還可以根據(jù)工作的距離來調(diào)整伸縮桿，以保證工作人員處于安全距離之內(nèi)，并且不影響到電網(wǎng)的運(yùn)行。該絕緣操作棒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還增加了減震彈簧，大幅度提高了連接座的穩(wěn)定性，使得對(duì)準(zhǔn)操作更加精確。

2）實(shí)際應(yīng)用效果。根據(jù)改進(jìn)技術(shù)方案，本項(xiàng)目最終成功創(chuàng)新設(shè)計(jì)出具有照明功能和清障功能的改進(jìn)型多功能實(shí)用絕緣操作棒，采用其在夜間開展倒閘等日常工作，并重點(diǎn)檢查對(duì)準(zhǔn)刀閘操作孔的效果。經(jīng)過多次實(shí)際應(yīng)用操作，得到了如下的結(jié)果：在夜間平均照度為98.5 lx時(shí)，對(duì)準(zhǔn)刀閘操作孔的平均時(shí)間較之前減少了38 s，僅僅為18 s，比白天正常情況下操作僅多3 s，工作效率得到極大提升。由于改進(jìn)型絕緣操作棒還具有清理障礙物的功能，在野外實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅通過絕緣操作棒就能達(dá)到安全通行目的，減少了其他輔助工具的攜帶；該絕緣操作棒設(shè)計(jì)采用質(zhì)量較輕的材質(zhì)，主體結(jié)構(gòu)可以拆卸，降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度；利用超聲波驅(qū)狗器，保證了工作人員在野外工作時(shí)不受野外動(dòng)物影響，工作更加專心；由于增加了抓障功能，工作人員能夠在安全距離位置清理配電網(wǎng)和配電設(shè)備附近的障礙物，避免了帶電作業(yè)造成的安全問題。

4 結(jié)束語

隨著電力行業(yè)快速發(fā)展，配電設(shè)備型號(hào)不斷增多，所處環(huán)境也日漸復(fù)雜，為滿足配電設(shè)備和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，需要定期檢修維護(hù)，由于普通絕緣操作棒已難以滿足不同情況下的使用要求，在實(shí)際應(yīng)用中存在許多限制，因此提高絕緣操作棒工作性能、增加輔助性功能就變得尤為重要。本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)的改進(jìn)型多功能實(shí)用絕緣操作棒不僅能夠適用于惡劣環(huán)境，還能夠在采光不足的情況下使用，保障工作人員安全，提高工作效率，隨著其應(yīng)用推廣，必將推動(dòng)整個(gè)電力維護(hù)工具行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。