伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具研制技術研究

摘""要：針對當前電氣試驗作業中存在的安全風險和效率低下的問題，提出了一種伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具的設計與研制。伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具通過集成先進的可視化技術和伸縮結構，旨在提高電氣試驗的安全性和便捷性，同時確保數據的準確性。分析了電氣試驗作業工具的影響因素，包括設備安全性、操作便捷性和數據準確性。在此基礎上闡述了伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具的設計原理，包括工具的組成和設計原則。通過實際應用案例以及案例分析等方法，驗證了該工具在提高工作效率、經濟效益和增強操作安全方面的顯著效果。

關鍵詞：伸縮式"""電氣試驗""快速作業組合工具""研制技術

中圖分類號：X321

Research"on"Research"and"Development"Technology"of"a"Telescopic"Visual"Electrical"Test"Rapid"Operation"Combination"Ttool"for"Telescopic"Visual"Electrical"Test

XU"Yuanqiang""XIONG"Tao""QIU"Ling""XIONG"Kun""YANG"Jufang

State"Grid"Jiangxi"Electric"Power"Co.，"Ltd."Nanchang"Qingshanhu"District"Power"Supply"Branch，Nanchang，"Jiangxi"Province，"330096"China

Abstract："A"design"and"development"of"a"scalable"telescopic"visual"electrical"testing"rapid"operation"combination"tool"is"proposed"to"address"the"safety"risks"and"low"efficiency"issues"in"current"electrical"testing"operations."The"telescopic"visual"electrical"testing"rapid"operation"combination"tool"integrates"advanced"visualization"technology"and"telescopic"structures，"aiming"to"improve"the"safety"and"convenience"of"electrical"testing"while"ensuring"the"accuracy"of"data."It"aAnalyzed"the"influencing"factors"of"electrical"testing"tools，"including"equipment"safety，"operational"convenience，"and"data"accuracy."On"this"basis，"the"design"principle"of"the"telescopic"visual"electrical"test"rapid"operation"combination"tool"is"elaborated，"including"the"composition"and"design"principles"of"the"tool."Through"practical"application"cases"and"case"analysis"methods，"the"significant"effects"of"this"tool"in"improving"work"efficiency，"economic"benefits，"and"enhancing"operational"safety"have"been"verified.

Key"Wwords："Telescopic"type;"Electrical"test;"Rapid"operation"combination"tool;"Research"and"development"technology

電氣試驗是一種確保電力系統安全穩定運行的重要手段。隨著電力行業的快速發展，對電氣試驗的效率和安全性提出了更高的要求。傳統的電氣試驗工具操作煩瑣、耗時長，已不能滿足現代電力系統的需求。因此，開發一種新型的伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具顯得尤為重要。本文針對現有電氣試驗工具的不足，提出了一種集伸縮、可視化和快速作業于一體的新型組合工具。該工具采用先進的伸縮機構設計，能夠根據不同的試驗需求進行快速調整，大大提高了作業的靈活性和便捷性。

1""項目概況

本項目是基于當前電氣試驗領域中對作業效率和安全性的高要求，旨在開發一種新型的伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具。在執行對電氣一次設備進行基礎維護和試驗的工作過程中，由于不可避免地需要接觸高壓設備，這自然帶來了一定程度的風險。因此，為了確保作業的安全性和高效性，提高作業效率和安全性顯得尤為重要。傳統的電氣試驗工具在操作上較為煩瑣，主要包括絕緣操作桿、高壓測試線、試驗變壓器等，這些工具雖然能夠滿足基本的試驗需求，但在實際操作中存在諸多不便，如攜帶不便、操作復雜、試驗過程耗時長等問題。項目出于提高電氣試驗安全性及一線工人操作便捷性的考慮，提出研制一種新型的伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具。本項目的核心技術在于將伸縮式結構與可視化技術相結合，以實現對電氣設備的快速、安全的檢查和維護。主體結構為規格可調的伸縮試驗桿，采用1"000"mm的環氧樹脂絕緣桿組合，并配合具有一定移動彈性的高清攝像頭和顯示屏，使操作人員能夠在遠離高壓設備的安全距離內進行設備檢查和試驗操作，集成多種傳感器和數據處理模塊，能夠實時監測電氣設備的運行狀態，并提供精確的試驗數據。

2""電氣試驗作業工具影響因素

2.1""設備安全性

在電氣試驗作業中，設備的安全性是首要考慮的因素。傳統的電氣試驗工具雖然能夠滿足基本的試驗需求，但其設計往往缺乏對操作人員安全的充分考慮。例如，絕緣操作桿的絕緣性能可能因長期使用而下降，高壓測試線可能因老化或損壞而存在漏電風險。因此，新型伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具在設計時，特別注重提高設備的安全性能。通過采用先進的材料和工藝，如使用高耐壓的絕緣材料和防滑設計，確保在各種環境下都能夠提供穩定的絕緣保護[1]。同時，工具的結構設計也充分考慮了防爆、防潮、防塵等安全因素，以適應不同的作業環境。

2.2""操作便捷性

除了安全性之外，操作的便捷性也是影響電氣試驗作業工具性能的重要因素。傳統的電氣試驗工具操作煩瑣，需要操作人員具備一定的專業技能和經驗。新型伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具在設計時，充分考慮了操作的便捷性。通過集成先進的可視化技術和人機交互界面，操作人員可以直觀地觀察到電氣設備的實時狀態，并通過簡單的操作完成復雜的試驗任務。此外，工具的便攜性也得到了顯著提升，通過采用輕質材料和模塊化設計，使工具的攜帶和運輸更加方便，大大提高了作業效率。

2.3""數據準確性

在電氣試驗中，數據的準確性與實時性對于確保試驗結果的可靠性至關重要。傳統的電氣試驗工具在數據采集和處理方面存在一定的局限性，無法提供實時、精確的試驗數據。新型伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具通過集成多種傳感器和數據處理模塊，能夠實時監測電氣設備的運行狀態，并提供精確的試驗數據。這些傳感器包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等，能夠全面監測電氣設備的關鍵參數。數據處理模塊則采用先進的算法，對采集的數據進行實時分析和處理，確保試驗結果的準確性和可靠性。

3""伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具設計原理

3.1""工具組成

本項目中研制的作業組合工具主要由可調節試驗桿、接線頭、試驗頭、視頻監控輔助系統等部分組成，整體規格在1"000～3"500"mm之間可調，主要由伸縮的絕緣試驗桿實現長度變更，以便工作人員能夠在不同工作環境中進行靈活的操作。可以調節試驗桿采用高強度的環氧樹脂材料，確保足夠的機械強度和絕緣性能；本項目中采用1"000"mm的環氧樹脂絕緣桿組合，以滿足不同作業高度的需求。電壓等級可調節，根據具體工作環境或任務要求等可以更換10～500"kV不等的電壓等級的試驗頭，主要材質上均為絕緣材料，選用機械拉擠成型，保證試驗桿自身強度和絕緣性能[2]。

接線頭的目的在于連接試驗桿與試驗設備，確保電流和電壓的穩定傳輸。設計上，接線頭采用高導電率的銅材料，并配備防松動的螺紋結構，以防止在高壓環境下因振動導致的接觸不良。并設計安全鎖扣機制，確保在連接過程中不會意外脫落，進一步提高作業的安全性。在本項目中選用了鉗口規格為315A的接線頭，這一選擇是為了確保能夠滿足各種不同電流等級的試驗需求。采用了純銅材質的齒牙狀鉗口結構，增加鉗口與導線之間的接觸面積，有效提升導電性能。齒牙狀的設計使鉗口與導線的接觸更加緊密，減少了接觸電阻，從而提高了整體的導電效率。并且純銅材質本身就具有良好的導電性能，進一步確保了電流的順暢傳輸。這種結構設計不僅提高了產品的使用壽命，還確保了在各種電氣作業中的可靠性和安全性。通過采用這種高規格的接線頭，能夠保證在進行電氣試驗時，接線頭能夠承受較大的電流負荷，從而確保試驗的順利進行和設備的安全運行。這種接線頭的鉗口設計不僅提高了試驗的靈活性，還增強了整體試驗系統的可靠性和穩定性。接線頭線徑為10"mm，以適應高壓測試的要求；電壓等級為10～220"kV，確保了在不同電壓等級下的適用性和安全性；耐壓等級為10～500"kV，以滿足不同高壓測試環境的需求；接觸電阻為0.001Ω以下，保證了電流傳輸的高效率和低損耗。接線頭主要安裝方式包括螺釘固定、壓接等，便于安裝和維護，保證工作人員能夠快速組裝安裝，在工作環境中相較于其他安裝方式更加高效和便捷。

試驗頭主要用于連接試驗桿和被測電氣設備，其設計必須能夠承受高壓環境下的電氣負荷[3]。在本項目中，試驗頭采用模塊化設計，可以根據不同的測試需求更換不同規格的試驗頭。在面對不同設備的電氣試驗中可更換不同類型的試驗頭，以自由更替不同電壓等級的試驗頭，從而適應各種電氣設備的測試要求。試驗頭主要由鉗口杠桿架、絕緣體和導電體三部分構成。鉗口杠桿架采用高強度合金鋼材料，具有良好的機械強度和耐腐蝕性能，確保在高壓環境下穩定工作。絕緣體部分則使用了高性能的絕緣材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或環氧樹脂，以提供可靠的絕緣保護。導電體部分則采用高導電率的銅或鋁材料，以確保電流的順暢傳輸。在對于高壓電纜的測試，可以選用專門設計的電纜試驗頭，通常包括一個絕緣體和一個導電體，絕緣體能夠有效隔離高壓電纜的外皮，而導電體則能夠與電纜內部導體緊密接觸，從而實現精確的電流和電壓測量；而對于變壓器的測試，則可以選用變壓器專用試驗頭，通常包括一個絕緣體和多個導電體，以適應變壓器內部復雜的電氣連接。針對不同的測試對象，模塊化設計不僅提高了試驗的靈活性，還確保了在各種電氣設備測試中的適用性和安全性。

視頻監控輔助系統通過高清攝像頭和顯示屏，為操作人員提供實時的視覺反饋。攝像頭采用高分辨率傳感器，能夠清晰捕捉電氣設備的細節，即使在光線較暗的環境中也能夠保證圖像的清晰度。顯示屏則采用高亮度、高對比度的液晶面板，確保在戶外強光環境下也能夠清晰顯示圖像。視頻監控系統還具備夜視功能，通過紅外線技術，即使在完全黑暗的環境中也能個進行有效的監控。

3.2""設計原則

作為高危工作環境中的必要生產工具和安全保障，電氣試驗工具應基于一定的設計原則進行設計。本項目中的研制技術主要是依賴于絕緣保護和精確控制，設計原理主要是通過延伸工作人員的作業范圍，實現對電氣設備的遠程操作和監測。在設計上，工具與工作人員接觸部分的組件都以絕緣材料作為保護裝置，以監控系統作為輔助手段，確保操作人員在進行電氣試驗時的安全。保證電氣試驗快速作業組合工具的實效，本項目基于快速、安全、可靠的設計原則，對工具的設計進行了傳統工作流程上的優化。

一是考慮到經濟成本及經濟效益。在現有電氣試驗工作流程中，工作人員首先需要搭建臨時工作平臺，然后進行設備的安裝和調試，這一過程耗時長且成本高。并且，在工作流程中需要考慮到環境對作業環境所產生的影響概念，如作業環境影響因素中包括溫度、濕度、風力等自然條件，以及作業空間的限制、設備的復雜性及人員的操作技能和工作經驗，其在電氣試驗流程中占比的權重計算公式如（1）所示：

"""""""""""""""""""（1）

式（1）中：T為權重，A為作業環境影響因素，B為設備復雜性，P為人員操作技能和經驗，q為其他影響因素，n為權重系數。通過優化工具設計，可以減少對臨時工作平臺的依賴，降低搭建和拆卸所需的時間，從而節約成本。

二是考慮到可伸縮性的設計原理，通過研制軟硬接口的通用模塊，即使用模塊化設計來實現工具的快速組裝和拆卸[4]。通用模塊的設計使得工具能夠根據不同的作業需求進行快速調整，從而適應各種復雜的電氣試驗環境。本項目中所采用的接口規格為M12×1.5，這種規格的接口具有良好的通用性和互換性，能夠與市場上常見的標準件相匹配，從而降低了維護和更換的難度和成本。并在此基礎上進行不同類型的匹配設計，能夠實現快速組合的設計目的[5-6]。

三是需要通過功能拓展性實現監視能力。基于快速、安全、可靠的設計原則，本項目在工具設計中加入了監視功能。通過集成傳感器和數據采集系統，工具能夠實時監測電氣設備的運行狀態，包括電流、電壓、溫度等關鍵參數。這些數據通過無線傳輸技術發送到操作人員的控制臺，使工作人員能夠遠程監控電氣試驗的整個過程。監視系統的加入不僅提高了試驗的精確度，還進一步增強了操作人員的安全性。

4""伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具應用效果

4.1""提高工作效率

在高壓測試方面，伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具的推廣效果顯著。首先，該工具的模塊化設計極大地提高了工作效率，使操作人員能夠根據不同的測試需求快速更換試驗頭，從而縮短了測試準備時間。其次，由于采用了先進的絕緣材料和高強度合金鋼，工具在高壓環境下表現出色，確保了測試的安全性。此外，視頻監控輔助系統的引入，為操作人員提供了實時的視覺反饋，極大地提高了測試的精確度和安全性。

4.2""提高經濟效益

在經濟效益方面，由于工具設計優化了傳統工作流程，減少了對臨時工作平臺的依賴，從而節約了搭建和拆卸所需的時間和成本。同時，工具的可伸縮性設計原理使維護和更換更加方便，降低了長期運營成本。通過功能拓展性實現的監視能力，不僅提高了測試的精確度，還進一步增強了操作人員的安全性。

4.3""增強操作安全

在操作安全性方面，伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具通過其獨特的設計顯著提升了現場工作人員的安全水平。工具的絕緣保護措施確保了在高壓環境下的操作人員不會接觸到危險電壓，從而避免了電擊事故的發生[7]。此外，工具的模塊化設計使維護和更換部件變得更加簡單快捷，減少了工作人員在高危環境中作業的時間，進一步降低了潛在的安全風險。工具的監視功能通過實時監測電氣設備的運行狀態，為操作人員提供了關鍵參數的即時反饋，使他們能夠及時發現并處理異常情況，避免了可能的設備故障和安全事故。

5""結語

綜上所述，隨著電力行業的不斷發展，對電氣試驗工具的要求也越來越高。伸縮式可視化電氣試驗快速作業組合工具以其創新的設計和優異的性能，不僅滿足了當前的市場需求，還為未來電氣試驗工具的發展指明了方向。隨著技術的不斷進步和市場的進一步開拓，該工具有望在更廣泛的領域得到應用，為電力行業的安全、高效運行提供有力支持。

參考文獻

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[4]劉智超，吐松江·卡日，馬小晶，等.基于云相似度與證據融合的電力變壓器狀態評價方法[J].電力系統保護與控制，2023，51（20）：79-90.

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