便于導入柱上隔離開關拉合桿孔的絕緣桿研制

高棟寅 岑彥

國網(wǎng)浙江慈溪市供電有限公司 浙江 寧波 315175

引言

柱上隔離開關是一種特殊開關，它主要是使用在電線桿上保障用電安全的一類安全開關，一般來說，柱上開關都是安裝在電桿上，它的主要作用就是用于隔離電路的高壓，是一種典型的戶外型隔離開關[1]。在實際中柱上開關安裝在離地4～5m的高處，余留的柱合孔直徑不超過5cm，從地面使用絕緣桿頭往上扣時很難一次準確導入。同時在戶外也有多種自然條件的干擾，如不同角度光照不同，視野清晰度不同，柱上開關或長時間未拉合，經(jīng)風吹雨打，閘刀接合部分生銹等。在這些條件的干擾下，多次的嘗試延長了工作時間，降低了工作效率，同時操作難度大大增加，耗費大量的操作時間，延誤送電時間，降低供電可靠性。

目前，對于高空操作大多使用絕緣操作桿，絕緣操作桿是配電線路特別是架空線路中最常使用的絕緣操作工具。主要用于對線路上的斷路器、閘刀、桿刀以及自落熔絲等柱上設備進行拉合操作。通常需要操作人員登桿至離柱上設備較近的高度后，再使用絕緣操作桿進行操作，此時操作桿無須拉伸太長，操作比較輕便，操作桿頂部也不會晃動，操作人員很容易將操作鉤環(huán)放至柱上設備孔位里面[2-3]。長期以來在現(xiàn)場實際作業(yè)中所使用的操作桿均為傳統(tǒng)結(jié)構，功能和結(jié)構都相當單一。在實際的應用中，特別是在特殊的生產(chǎn)環(huán)境（如光線不良、樹木遮擋等）下很難適應現(xiàn)場的狀況，功能的發(fā)揮受到限制，而且稍有不慎容易影響操作穩(wěn)定性和準備性，甚至引起誤操作。改良設計新型絕緣操作桿適應多變的作業(yè)環(huán)境，提升作業(yè)效率日益顯得重要，并期待獲得更加普遍的應用[4-5]。

鑒于此，本文設計并研制一款針對柱上開關拉合導入難的裝置，使其擁有多尺寸、多角度可轉(zhuǎn)換的絕緣桿頭推送能力，確保絕緣桿頭能夠快速準確送入拉合桿孔中，提高拉合效率。操作桿采用可裝卸式設計，包括多節(jié)，各節(jié)通過螺旋接口銜接，配合引導模塊和多型號絕緣桿頭，實現(xiàn)開關的拉合功能，且保證工具能適用于不同的安裝位置、安裝方向、安裝高度等場景，利用該裝置能夠大大減少操作桿頂部晃動現(xiàn)象，特別是大風等惡劣天氣時的晃動現(xiàn)象，還可以在一定程度上減輕操作人員的勞動強度，使操作時能夠方便操作人員將操作桿的掛鉤放入柱上設備孔位里，順利完成停送電工作。

1 裝置設計思路及技術難點

本文的研究從生產(chǎn)實際出發(fā)，從應用需求著手設計研發(fā)，著重通過創(chuàng)新設計提升原有操作功能，研制一款針對柱上開關拉合導入難的裝置，是為了使操作人員能夠更簡便、快速的使用絕緣桿對柱上開關進行拉合操作，提高把絕緣桿頭送入拉合桿孔中的精準度，從而實現(xiàn)工作效率的提升，減少工作人員的工作時間。該裝置應從以下幾個方面開展：首先分析柱上開關拉合行程、多角度的光照、視野對拉合方式的影響。對柱上開關實地環(huán)境考察，收集柱上開關安裝高度，操作拉合的角度及方式，分析周圍環(huán)境對光照、視野的影響，如天氣的影響，周圍綠化的是否造成遮擋，是否有野生動物的影響（如鳥類筑巢）。 接著研究柱上開關拉合裝置如何實現(xiàn)引導功能，這是關鍵，確保絕緣桿頭能夠精準地找到拉合桿孔，并且快速準確地將其送入拉合桿孔中，提高拉合效率。最后對絕緣桿的具體設計（如裝卸設計、拉合功能設計、實用性設計），操作桿采用可裝卸式設計，包括多節(jié)，各節(jié)通過方孔插接式連接，配合引導模塊和多型號絕緣桿頭，實現(xiàn)開關的拉合功能，且保證工具能適用于不同的安裝位置、安裝方向、安裝高度等場景，同時智能檢測拉合牢靠程度，確保安全。

為了能夠更好地解決項目背景中提出的問題，達到較好的實際效果，本文的設計方案將圍繞以下3個目標進行。

目標一：設計出一種便攜式10kV絕緣操作桿輔助操作裝置，該裝置方便攜帶，無須每個電桿上端都要安裝，只需一件輔助裝置就可以實現(xiàn)對多個柱上設備進行操作。

目標二：輔助裝置能夠牢固地安裝在電線桿上端，操作時可以為絕緣操作桿提供支撐、防止晃動、減輕勞動強度，操作結(jié)束后便于從電線桿上端拆卸下來，方便下次使用。

目標三：輔助裝置與絕緣操作桿之間既可以連接，又可以分離，連接時操作桿可以將輔助裝置固定在電線桿上端，分離后操作桿可以自由尋找操作孔位進行操作。

針對這些目標，面臨的主要問題是：

問題一：對于怎樣控制操作桿上方晃動顯著的問題，為此可以在頂部布置一個給操作桿帶來支撐的位置。在獲得支撐的情況下，桿頂位置就會保持固定，同時還可以讓工作人員獲得便利，減輕勞動強度。不過需要考慮的是，對于該裝置設計為固定式或者移動式，這是一個難題所在。通過查找文獻與實際考察，對兩種不同的模式展開對比研究。固定式：在使用前需要提前布置在電桿上方位置，同時與操作設備保持較小距離。在安裝后，可以給頂部帶來力的支撐，操作完成后裝置無法拆卸和運動，靈活性相對較差。移動式：能夠非常靈便地進行攜帶，假如碰到了不便操作的情況，或者天氣差，此時就可以通過該裝置來發(fā)揮作用。通過加長的操作桿可以將裝置安裝到更遠的位置，在工作完成后取下來。為了明確最理想的方案，對兩種模式展開比較，得到相應的優(yōu)缺點。具體為表1。

對兩種方案的可行性、操作難度、安全系數(shù)等展開全面的對比分析，最后決定運用便攜式的方案。

問題二：考慮到便攜式裝置的設計與加工過程難度更大，所以必須要考慮到第二個問題，也就是怎么將其可靠的完成安裝。基于現(xiàn)有的資料可以發(fā)現(xiàn)，安裝到頂部的情況一般不會拆卸下來，而是進行固定設置，而此次研究是為了得到一個便攜式裝置，在進行操作前都需要將裝置進行安裝，完成后取下來。這樣無須登桿就能夠可靠地安裝。不過這種裝置在市面上相當少見，缺乏成品，需要專門進行設計。

問題三：工作人員在不登桿的情況下怎樣將輔助裝置安裝在桿的頂部，裝置的功能就在于為桿的頂部帶來力的支撐，使得其上方減少晃動，在提升效率的基礎上，也讓工作人員的勞動強度得到緩解，所以需要將其布置在操作設備的附近位置。因為人與安裝點距離遠，所難以徒手安裝操作，需要借助絕緣操作桿來安裝，這樣就需要考慮到裝置和操作桿的一體連接問題。連接難度在于除了要位置連接，同時要符合操作的需要。保持固定性的同時，還要求安裝后操作桿與裝置獨立分離，只有分離后才能對相關設備進行預期的操作。因此，操作桿與輔助裝置的連接方式問題同樣需要認真考慮和設計。

2 工具實現(xiàn)

本文設計的便于導入柱上隔離開關拉合桿孔的絕緣桿，包括桿體以及設置在桿體的上端的操作頭，其中桿體采用了方孔插接式連接，避免了傳統(tǒng)絕緣操作桿螺紋連接式拆裝困難的劣勢，消除了安全的隱患，同時方孔插接式連接絕緣桿安裝簡單，可靠性更高，攜帶方便，如圖1所示。

圖1 便于導入柱上隔離開關拉合桿孔的絕緣桿實物圖

操作頭包括主體以及轉(zhuǎn)動連接在主體上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸遠離主體的一端固定連接有限位凸起，轉(zhuǎn)軸固定連接有轉(zhuǎn)動桿，轉(zhuǎn)動桿設置在限位凸起和主體之間，轉(zhuǎn)動桿設置有用于和拉合桿配合的插桿，插桿穿過轉(zhuǎn)動桿并和轉(zhuǎn)動桿滑動連接，主體的一側(cè)設置有用于避讓插桿的避讓槽，避讓槽的槽底設置有磁鐵，插桿的一端和磁鐵抵接，插桿的另一端和轉(zhuǎn)動桿遠離主體的一側(cè)齊平，避讓槽內(nèi)設置有彈簧，轉(zhuǎn)動桿和插桿之間通過第一彈簧連接，便于導入柱上隔離開關拉合桿孔的絕緣桿還包括用于將轉(zhuǎn)軸鎖死的鎖死機構以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置。

拉合桿沿水平向延伸，拉合桿的一端的上側(cè)設置有延伸板，延伸板上設置有拉合桿孔。通過上述設置，使得插桿能快速插入拉合桿孔，通過轉(zhuǎn)動拉合桿來實現(xiàn)柱上隔離開關的開合閘。現(xiàn)有的柱上隔離開關處于合閘狀態(tài)時，拉合桿呈水平向延伸，拉桿的一端的上側(cè)設置有延伸板，延伸板上設置有拉合桿孔，拉合桿孔的上側(cè)設置有解鎖機構，使用時，先將主體抵靠在拉合桿上，并使得轉(zhuǎn)軸抵靠在拉合桿上，此時拉合桿位于限位凸起和轉(zhuǎn)動桿之間，限位凸起可防止拉合桿從轉(zhuǎn)軸的端部滑出，由于拉合桿的長度較大，地面人員容易看清并將轉(zhuǎn)軸抵靠在拉合桿上。地面人員手握桿體的下端，然后通過桿體驅(qū)動轉(zhuǎn)軸沿桿體向延伸板運動，直至轉(zhuǎn)軸和延伸板抵接，在驅(qū)動裝置的作用下，轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)動桿繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，在這個過程中，轉(zhuǎn)動桿帶動插桿運動，而避讓槽用于避讓插桿，磁鐵和主體固定連接，所以當插桿隨著轉(zhuǎn)動桿運動時，插桿逐漸遠離磁鐵，插桿和磁鐵之間的吸力越來越小，彈簧對插桿施加朝向拉合桿的力，即彈簧對插桿的力和磁鐵對插桿的力的方向相反，所以當插桿和磁鐵之間的力小到一定程度時，插桿在彈簧的作用下向拉合桿運動并和拉合桿抵接，隨著驅(qū)動裝置繼續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)動桿轉(zhuǎn)動，插桿向拉合桿孔靠近，當插桿運動至拉合桿孔時，在彈簧的作用下，插桿遠離主體并插入拉合桿孔內(nèi)，此時插桿已經(jīng)從避讓槽離開主體，鎖死機構將轉(zhuǎn)軸鎖死，從而將轉(zhuǎn)動桿、插桿和桿體的相對位置固定，此時可向上推動解鎖機構并使得拉合桿解鎖，然后繼續(xù)向上推動桿體并轉(zhuǎn)動拉合桿，從而實現(xiàn)開閘。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合工程實際，研制出了一種10kV絕緣操作桿輔助操作裝置。該裝置可以實現(xiàn)操作人員在無法登桿時對柱上設備的操作，有效減少操作桿頂部的晃動，便于操作人員快速找到操作孔位，提高操作效率，及時完成停送電工作，提高供電可靠性，同時還能減輕操作人員勞動強度。該輔助裝置便于攜帶，安裝和拆卸比較方便，無須大面積安裝，只需一個輔助裝置就能實現(xiàn)對多個10kV柱上設備的操作，具有較大的推廣應用前景。