一種手持充電式打磨工具的研制與應用

趙靖暉 萬赟恒 陶可鵬

摘 要：針對電力設備在長期運行過程中受電場作用及環境酸堿性等因素的影響，容易發生導電回路中金屬部位銹蝕、接觸面氧化發熱、放電燒傷;檢修人員對于銹蝕氧化的接觸面，采用砂紙、鋼絲刷等傳統打磨工具處理速度慢、效果差，而且高處打磨作業時人員容易失去重心，有墜落風險等情況，提出并研制了一種手持充電式打磨工具，能協助檢修人員對金屬部位銹蝕、接觸面氧化發熱的電力設備進行處理。

關鍵詞：金屬部位銹蝕;接觸面氧化發熱;手持充電式打磨工具

0??? 引言

變電站一次設備在長期運行過程中，由于電場作用以及環境酸堿性，容易發生金屬部位銹蝕、接觸面氧化發熱，處理該類問題成為變電檢修人員的一項重要工作，傳統的處理方法是采用砂紙、鋼絲刷等普通打磨工具，對銹蝕氧化的接觸面進行打磨，速度慢、效果差，缺乏專用工具。該項工作屬于高處作業，檢修人員需站在一次設備上進行作業，在擦拭過程中，人員容易失去平衡，有高處墜落的風險;并且高處作業考驗人員體質，容易造成人員疲勞。而在處理10 kV高壓柜內部隔離開關時，由于空間狹小，普通工具難以滿足作業需要，效率低下[1-3]。

基于此，本文設計了一種結構簡單緊湊、操作方便快捷的手持充電式打磨工具，從多維度提升現場工作的便捷性，充分保障人員作業安全，提高工作效率。

1??? 技術方案

為了能夠有效幫助檢修人員處理該類金屬部位銹蝕、接觸面氧化發熱的問題（圖1），手持充電式打磨工具應滿足以下要求：

（1）整體重量輕，既保證檢修人員在高處作業時能單手操作，又能在高壓柜等狹小空間里自由發揮;

（2）能恰到好處地打磨到位，對處理不同臟污程度的金屬部位都有良好效果;

（3）實現電動打磨，提供平穩均勻的轉速使打磨效果均勻且接觸面平整，滿足金屬打磨需求，減輕作業人員的工作強度;

（4）提供充足的電能，保障日常正常工作，簡捷方便，無須將電源盤放至高處，提高作業效率;

（5）可與絕緣桿配合使用，用于母線刀閘刀口帶電打磨。

依據上述要求研制的手持充電式打磨工具主要包含電源部分和清掃部分，電源部分包括直流電動機（電壓DC24 V，空載轉速n=4 000 r/min，質量0.53 kg）、高能鋰電池（容量約2.2 Ah，輸出電壓DC12.6 V，質量0.3 kg），清掃部分由專用打磨清掃頭（3M尼龍材質）和手持式設計外殼組成。

采用直流電動機帶動專用打磨頭對需要打磨的部位進行打磨，利用可充電高能鋰電池給直流電動機供電，保證輸出。專用打磨頭安裝在手持式設計外殼上，直流電動機、高能鋰電池、遙控接收器集成在手持式設計外殼內，為配合絕緣桿使用，配置遙控接收器，結構緊湊，操作方便。

2??? 技術實施

根據上述技術方案設計出一種手持充電式打磨工具，其結構如圖2所示。

如圖3所示，手持充電式打磨工具實物主要由手持式設計外殼1、高能鋰電池2、遙控接收器3、直流電動機4、專用打磨頭5組成，螺紋接口與絕緣桿配合使用。

利用可充電高能鋰電池2給直流電動機4供電，直流電動機轉動帶動專用打磨頭5對需要打磨的部位進行打磨，專用打磨頭5使用3M尼龍材質制作，直流電動機4、高能鋰電池2、遙控接收器3集成在手持式設計外殼1內，專用打磨頭5安裝在手持式外殼上，為配合絕緣桿使用，配置了遙控接收器3，作業人員可以在地面遙控直流電動機打開和關閉。

手持充電式打磨工具特制的尼龍材質打磨布，可處理不同臟污程度的金屬部位，手持式輕巧設計既保證了檢修人員在高處作業時能單手操作，提高在高處作業的安全性，減少墜落風險，又能在高壓柜等狹小空間里自由發揮，不受空間約束。

電動打磨效果均勻且接觸面平整（圖4），減輕了人員的工作強度，緩解了人員疲勞程度;充電式高能鋰電池設計簡捷方便，能提供充足的電能，保障日常正常工作;通過控制手按壓的力度，可以掌握打磨的厚度，保護表面鍍銀層。每個接觸面的打磨時間可由傳統方法的10 min縮短為3 min，測出的回路電阻可比傳統方法減小5 μΩ左右（圖5）。尾端螺紋接口可與絕緣桿配合，實現對母線刀閘刀口帶電打磨。

3??? 結語

本文所述手持充電式打磨工具，采用了電動旋轉的原理、特殊的打磨材質和巧妙的操作形式，打磨效果比砂紙和鋼絲刷好、效率高，可在高處作業時單手操作，適用于電網內輸變配各類檢修人員對氧化生銹的金屬材質表面進行打磨。

由于電網安全穩定運行和供電可靠性的要求，如今設備停電檢修的機會越來越少，而且隔離開關發熱必須及時處理，同時檢修人員面臨較大的操作風險。利用本文所設計的新型打磨工具尾端的螺紋接口與絕緣桿配合使用，在帶電情況下對110 kV水平式母線隔離開關動、靜觸頭發熱缺陷進行處理，能有效解決高壓隔離開關觸頭發熱需停電處理的難題，且經濟效益顯著。該新型打磨工具，充分考慮了當下檢修人員在處理金屬部位時的難點，從多維度提升了現場工作的便捷性，充分保障了人員作業安全，提高了現場工作效率。

[參考文獻]

[1] 鄒剛.手持打磨工具的減振手柄研究[D].濟南：山東大學，2019.

[2] 賈宇，崔健.隔離開關帶電打磨工具降低刀閘口溫度研究[J].中國新技術新產品，2013（17）：129.

[3] 倪惠浩，李健明.一次設備多功能帶電運維專用工具的研制與應用[J].機電信息，2017（33）：97-98.

收稿日期：2021-06-07

作者簡介：趙靖暉（1993—），男，廣東江門人，變電檢修高級工，主要從事110 kV及以上變電站一次電氣設備的檢修、維護工作。