基于電動升降絕緣桿的互感器試驗設備研究

中圖分類號：TM45 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）20-0052-04

Abstract：Inorder toimprovethesafetyand working effciencyoftransformertesting，thispaperdesignsand studiesatest equipmentsystembasedonelectricliftinginsulatingrods.Thesystemconsistsofanelectriclftinginsulatingrod，asapdevice andamobilefixedbase，aiming tosolvetheproblemsofcomplexoperation，lowfciencyandporstabityoftraditional equipment.Theelectricliftinginsulatingroduseselectricdrivingfrictionwheelstoachievepreciseexpansionandcontractionof therodbody，whichhashighliftingeficiencyandloadcapacity;thebuckledeviceoptimizesthestructuraldesigntoensurethe stabilityoftestsignaltransmissonandthedurabilityoflong-termuse；themobilefixedbaseisequippedwithalocking universalwhel，whichsignificantlyimprovestheportabilityoftheequipmentandstabilityinhigh-voltagetests.Through performancetestingandpracticalapplicationverification，theresultsshowthatthesystemperformswellintermsoflifting efciency，loadcaryingcapacityandoverallstability，whilereducingthelaborintensityofoperators，andhaswideapplication prospects.Theresearchinthispaperprovidesimportanttechnicalsupportfortheoptimizationandinovationoftransformertest equipment，and provides a moreeficientand safe solution for test operations in high-voltage environments.

Keywords： electric lifting insulatingrod;transformer test; high-voltagetesting equipment;snapdevice; mobilefixedbase

高壓絕緣操作桿是輸電線路、變電站及電廠維護作業中的關鍵設備，用于高壓環境下的試驗或接地操作。傳統的絕緣操作桿通常以單桿連接或手動伸縮為主，根據不同電壓等級及操作需求，需攜帶多種規格的設備。這種方式不僅增加了維護作業的復雜性，還導致設備多、搬運困難、工作效率低等問題，尤其在高壓環境下，安全隱患進一步凸顯。因此，研制更加高效、安全、便捷的絕緣操作桿成為行業發展的重要方向。

盡管現有技術中部分設備已引入手動伸縮功能或輕量化設計，但仍存在諸多不足。一方面，手動操作效率低、誤差大，尤其在高空或復雜環境下容易發生操作失誤；另一方面，設備通常缺乏智能化和集成化設計，無法滿足多場景應用需求。此外，現有絕緣桿在信號傳輸的穩定性、負荷承載能力及長時間使用的耐用性上仍需進一步優化4。上述問題在實際應用中制約了設備的使用效果及安全性能。

本文提出了一種基于電動升降設計的絕緣桿系統，包含電動伸縮絕緣桿、卡扣裝置及移動式固定底座，旨在提升試驗效率和安全性。系統采用電動驅動摩擦輪實現桿體的精準伸縮，利用鋁合金卡扣保證試驗信號的穩定傳輸，并通過帶鎖萬向輪設計提升設備的便攜性和穩定性。

1方法與設計

1.1電動升降絕緣桿設計與原理

電動升降絕緣桿的設計旨在提升高壓電力設備試驗的安全性和工作效率，尤其是在互感器試驗中，操作員常需將絕緣桿升至較高位置以掛載卡扣。傳統的手動升降方式不僅費時費力，還存在較大的安全隱患。為解決這些問題，本研究電動升降絕緣桿采用電動驅動和伸縮結構，通過自動化提升和穩定性增強，實現了操作便捷性和安全性的雙重優化。

電動升降絕緣桿的主體材料選用玻璃纖維增強塑料（GRP），這一材料具有優異的機械強度和絕緣性能，可以在高壓環境下有效防止電擊事故的發生。與傳統金屬材料相比，玻璃纖維增強塑料不僅保證了絕緣桿的強度，而且具有較低的重量，便于操作員攜帶與使用。此外，GRP的優異抗腐蝕性和耐候性也使得該設計能在多種工作環境中長期穩定運行。

電動升降系統的核心是通過電動驅動摩擦輪實現桿體的伸縮。該系統包括直流電機、摩擦輪和定制加工的部件。當電機啟動時，驅動摩擦輪與絕緣桿的外管接觸，摩擦力通過摩擦輪的旋轉轉化為桿體的伸縮力。玻璃纖維增強塑料管由多個直徑不同的空心管構成，類似魚竿的結構可以實現收縮和伸展。通過精確控制電機的運轉，絕緣桿能夠在需要的高度穩定懸掛，確保卡扣能夠順利與導線對接，完成互感器試驗的操作。這種電動升降系統使得設備在升降過程中更加平穩，并且能夠快速調整到工作位置，大大提高了操作效率和精確度。

1.2卡扣裝置與底座設計

在電動升降絕緣桿的設計中，卡扣裝置起著至關重要的作用，其主要功能是與導線或互感器進行鎖緊連接，確保試驗過程中信號的穩定傳輸。卡扣采用鋁合金材料，因其優異的機械強度和耐用性，能夠承受較大的拉力和機械沖擊，同時，鋁合金材料對電信號的影響較小，保證了信號的穩定傳遞。卡扣的鎖緊機制由棘輪和定制加工件組成，當卡扣到達預定位置時，棘輪會自動收緊，牢牢固定卡扣，使得其與互感器或導線之間的連接更加穩固可靠。

本研究卡扣裝置的設計注重操作的簡便性和安全性，尤其是在高壓作業環境下。通過精密的結構設計，卡扣能夠在不影響信號質量的前提下，提供足夠的鎖緊力，防止因振動或外力作用導致連接松動，從而確保試驗數據的準確性和設備的安全性。

電動升降絕緣桿的移動式固定底座設計旨在提升設備的穩定性和便攜性。底座由帶鎖萬向輪、定制加工件及電氣元件板等部分組成，底座下方配備了萬向輪，能夠在需要移動時，輕松地調整設備位置。萬向輪的設計使得設備在移動時更加靈活方便，操作員可以輕松推動底座到達指定位置，確保設備能夠在不同工作區域之間迅速轉換。為了確保在操作過程中設備不會發生滑動或傾斜，底座配備了鎖定功能，鎖定萬向輪后，底座將穩固地固定在地面上，防止設備因振動或操作失誤而導致不穩定。底座內安裝了電氣元件板，用于電機驅動和設備供電。

1.3 系統集成與調試

在電動升降絕緣桿的設計與制造過程中，系統集成是確保各組件協同工作的關鍵步驟。整個系統由電動升降絕緣桿、卡扣裝置和移動式固定底座等多個獨立的功能模塊組成。每個模塊在集成時都需要與其他模塊進行精密對接和調試，以確保設備的穩定性、操作的便捷性和安全性。

電動升降絕緣桿與電動驅動系統的集成是重中之重。通過精確設計，電動升降桿和電機驅動裝置緊密結合。電機的驅動輪與絕緣桿的伸縮管相連接，通過摩擦力驅動桿體升降。在集成過程中，需確保電機與摩擦輪的配合順暢，避免因摩擦力過大或過小導致桿體升降不平穩。在這一階段，系統會進行初步調試，通過調整電機轉速和摩擦輪的壓力，確保桿體能夠在不同高度之間穩定升降，并且響應迅速。

卡扣裝置的集成需要特別注意其與電動升降系統的配合。當電動升降桿升至指定高度時，卡扣需要精準對接到導線或互感器上。為了保證這一過程的順利完成，卡扣裝置的傳動系統和升降桿的控制系統必須同步工作。調試過程中，會對卡扣的鎖緊機制進行檢查，確保棘輪能夠在需要時自動鎖緊，避免在操作過程中卡扣松脫，影響試驗的準確性。

移動式固定底座的集成與調試主要集中在底座的穩定性和便捷性上。底座的萬向輪需要與鎖定裝置配合，確保在設備移動過程中靈活順暢，而在工作狀態下能夠鎖定并保持穩定。在調試時，通過反復試驗，確保萬向輪的鎖定和釋放功能能夠正常運作，底座在不同地面條件下都能保持穩定，支撐設備進行高效運作。

經過各個模塊的集成與調試，整個設備系統會進行全方位的功能測試，確保每個組件在實際使用中都能發揮最大效能。在測試過程中，會模擬實際工作場景，對電動升降、卡扣鎖緊等功能進行逐一驗證，確保設備的正常運作，滿足高壓試驗中的各項需求，絕緣桿設計如圖1所示。

天氣下表現良好，穩定性較強。即使在高溫環境下，設備也未出現明顯的性能下降。然而，在不平整的地面上，設備會出現輕微的傾斜，雖然不影響大多數操作，但可能會對精確升降產生一定的影響。

2 結果與分析

2.1性能測試與評估

本研究對電動升降絕緣桿進行性能測試，主要對其升降效率、負荷承載能力和穩定性進行了詳細的測試與評估。升降效率是衡量電動升降絕緣桿在工作過程中完成升降動作所需時間的指標。為了評估升降效率，測試了不同高度范圍內升降桿的升降速度。通過測量桿體從起始位置升至目標位置所需的時間，得出了各項數據。

由表1電動升降絕緣桿的升降效率測試結果顯示，隨著測試高度的增加，升高和降低的時間也相應增長。在 1m 高度時，升高和降低的時間分別為8s和7s，而在 5m 高度時，升高時間為 35s ，降低時間為33s 。這表明，設備在較低高度下具有較高的升降效率，但隨著升降高度的增大，升降所需的時間也逐漸增加。

穩定性測試主要評估電動升降桿在不同操作條件下的工作穩定性，包括振動、傾斜等因素的影響。通過在不同地形和環境條件下進行升降操作，測試桿體的穩定性。

由表2可知，電動升降絕緣桿在平坦地面和強風

2.2卡扣與底座的工作效果

在對電動升降絕緣桿進行測試的過程中，卡扣裝置和移動式底座作為關鍵組件，對設備的整體性能起著至關重要的作用。以下是對卡扣鎖緊效果、耐用性、信號傳輸穩定性，以及移動式底座便捷性和穩定性的評估。

卡扣的主要作用是將絕緣桿與導線牢固連接，確保在互感器試驗過程中，信號能夠穩定傳輸。在測試過程中，卡扣裝置的鎖緊效果以及耐用性受到了重點評估。卡扣由鋁合金材料制成，具備較強的機械強度和耐磨性。在試驗中，通過施加不同的拉力，測試卡扣的鎖緊力和抗疲勞能力。

由表3可知，卡扣在50＼～150N的拉力范圍內表現出穩定的鎖緊效果，沒有出現解鎖現象，確保了試驗過程中的安全性與信號穩定性。當拉力為 200N 時，卡扣開始出現輕微松動，但仍保持工作狀態。這表明卡扣具有較強的耐用性和較高的安全性，在正常使用條件下能夠有效鎖緊并維持穩定連接。

2.3 系統整體性能與應用反饋

為了全面評估電動升降絕緣桿系統在實際操作中的表現，對設備的性能、安全性及對操作員勞動強度的影響進行了綜合測試，并通過評分對比的形式進行可視化分析。這些評估不僅有助于驗證設備的技術可靠性，還為后續優化提供了明確的方向。

如圖2所示，安全性評估在所有類別中均表現突出，評分穩定在 90% 以上，反映了設備在高壓環境下的良好安全性保障。相比之下，性能評估和勞動強度評估的評分稍低，尤其是在操作員勞動強度方面，得分略低于其他項目，顯示出優化設備操作便捷性和減少勞動強度的改進空間。整體而言，設備在升降效率、負荷承載能力及穩定性方面的綜合表現令人滿意，同時在減少操作員負擔方面有進一步提升的可能性。

3結論

本文設計并實現了一種適用于互感器試驗的電動升降絕緣桿系統，針對傳統高壓試驗設備在攜帶、操作和安全性等方面存在的問題提出了解決方案。通過將電動升降絕緣桿、卡扣裝置和移動式固定底座集成于一體，設備能夠在高壓環境下實現高效的升降操作和穩定的試驗信號傳輸，同時保證便攜性和安全性。

實驗結果表明，該設備在升降效率、負荷承載能力和安全性方面表現出色，特別是在高壓環境中的穩定性和試驗信號傳輸的可靠性上優勢明顯。綜合應用反饋表明，設備在提高工作效率、降低操作復雜性，以及保障人員和設備安全方面具有顯著成效，具備廣泛推廣的潛力。

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