架空線走廊超高樹木新型帶電修剪工具的研制與應用

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著城市化進程的發(fā)展，架空線路安全運行與走廊內綠化樹木之間的矛盾日益突出。目前修剪架空線走廊超高樹木的方法比較費時費力，一是停電修剪，需要將線路進行停電，此法適用于不滿足帶電作業(yè)條件，且架空線帶電部位與樹木之間的觸電安全隱患特別突出的情況；二是帶電修剪，在安全距離足夠的條件下，可以使用常規(guī)工具進行人工修剪，如安全距離不足，則需要使用帶電作業(yè)車或帶電作業(yè)臺架來進行等電位帶電修剪。上述2種方法不但耗時費力，在安全方面也存在著一定弊端，修剪超高樹木引發(fā)的線路跳閘事件常有發(fā)生，對人身安全、設備安全、供電可靠性均造成負面影響。

1 架空線走廊超高樹木新型帶電修剪工具簡介

目前，傳統修剪架空線路走廊超高樹木的方法，暴露出大量人力物力耗費、人員傷害風險、設備損壞風險等方面的問題長期沒有解決。縱觀國內外市場，僅存在部分修剪工具的改良產品，并沒有從根本上解決問題，新加工工藝、新材料技術也沒有運用其中，處于長期被忽略的局面。

本文提出的架空線走廊超高樹木新型帶電修剪工具，具備如下功能及優(yōu)點：①結構設計滿足絕緣強度高、安全可靠、堅固耐用、裝配簡單的要求，將綜合考慮機械強度、物理作用力、絕緣距離等要素，設計架空線走廊超高樹木新型帶電修剪工具。②選用合適的充電方式，滿足新型電操機構的能耗需求。③安全設計，合理計算絕緣部件的尺寸，選擇最合適的絕緣材料，減少工具重量的同時，保證工具的安全使用。

2 工具的研制與應用

2.1 絕緣操作桿

絕緣操作桿結構類型有2種備選方案，第一種方案是伸縮型絕緣桿，該結構優(yōu)點為方便收納，不足之處表現為伸縮桿前一段比后一段細，承受機械力的能力有限。另外，電動剪部分重量較重，前端拉伸后整個操作桿會有較明顯彎曲變形。經過實踐檢驗，這種操作桿連接方式適用于修剪較低高度樹木的場合。第二種方案是螺紋接頭接駁的絕緣桿，利用螺紋五金接頭接續(xù)絕緣桿，承重能力比伸縮型絕緣桿更強，可根據實際需求接續(xù)多段絕緣桿，操作方便。綜合對比，采用螺紋接頭接駁的絕緣操作桿，結構如圖1。

環(huán)氧樹脂材質的絕緣桿重量輕、機械強度高、耐壓等級可達10 kV及以上，適合用來做該工具的操作桿。選型實例如下：操作桿直徑為32 mm，壁厚為2 mm，每段長度為1 m，操作桿端部安裝螺紋接頭，可根據實際需求接續(xù)多段絕緣桿，滿足不同高度下帶電修剪樹枝的需求。

圖1 操作桿的外形結構

第三方實驗室測試該環(huán)氧樹脂絕緣桿的耐壓等級，試驗結果如圖2所示。

圖2 試驗結果

2.2 帶電修剪工具的控制方式

采用無線控制的方式，有效形成電氣隔離，確保操作安全。電動修剪機構采用315MHz無線收發(fā)模塊。編碼部分采用PT2262 芯片，輸入是4 路獨立的二進制信號，發(fā)射電路采用現在市場上常用的315M 無線電發(fā)射模塊；接收電路完成的315M 信號的接收，實現信號解調的功能，接收信號采用PT2272 完成解碼。

2.3 電源及控制單元

電源管理模塊采用智能控制芯片，控制電池充電電流、電壓，以及過壓過流保護邏輯判斷；同時監(jiān)測電池是否過充過放，確保電池不因長期放電或過度充電而產生疲勞，影響產品的使用壽命。電池充電器采用DC 9V 400 mA小電流充電方式，充電器內部智能判斷電池電壓，來調整充電電流，防止電池因充電電流過大而過熱。

同時智能芯片控制剪刀刀口的開合，當無線接收器收到遙控器發(fā)出的控制信號時，信號傳遞給智能芯片，智能芯片輸出控制信號，驅動MOS管打開，MOS管打開后輸出電壓給電機，電機驅動剪刀片開合。MOS管是2對1組，共2對，2對MOS對電池正負極進行換向，這樣就可使電機進行正反轉，從而達到剪刀開合動作目的。霍爾開關檢測到磁鐵后，反饋一個高電平信號給智能控制芯片，芯片控制關掉MOS管的電源輸出，電機停止轉動，防止電機堵轉燒壞。

2.4 電動剪機構

本結構剪刀開合的行程短，電機減速比采用1:13.7，利用低轉速大扭力的電機輸出，經過減速后，轉軸帶動扭力換向器，外齒輪帶動剪刀片傳動，最大程度釋放咬合力量；電動剪的刀頭采用SK5碳鋼大刀頭，省力更耐用，刀頭經過2 000 ℃高溫熱處理，及特氟龍防銹處理，刀口鋒利(見圖3)。

圖3 換向器正反面及剪刀結構

3 結語

架空線走廊超高樹木新型帶電修剪工具安全可靠、結構設計巧妙、重量較輕、成本適中、使用方法簡單，無需對線路設備進行停電，即可快速修剪超高樹木，即使工具與帶電線路觸碰，也可以保證人員及設備安全。還能用于去除配電架空線路上風箏、塑料袋、衣服等外飄物，特別是應對臺風、暴雨等惡劣天氣的應急搶險，能快速清理樹障或處理外飄物，從而提高搶修復電效率，在供電、綠化種植等行業(yè)具有廣泛的應用前景。