一種適用于配電架空線路柱上設備的多功能絕緣操作桿

國網北京市電力公司海淀供電公司 吳 鋼 胡家欣 丁燕鵬 北京吉源普惠科技發展有限公司 孫琦碩

10kV配網架空線路柱上設備包括配電變壓器、JP柜、電壓互感器、負荷開關、計量表記等設備，周期性的運維檢修工作可保證配網的穩定性與安全性，可以更好地為人們日常生產生活提供幫助。

柱上配電變壓器及JP柜按行業規程安裝位置距離地面3m以上，運維人員操作變壓器和JP柜時需登桿操作。登桿前運維人員需要進行登高防護用品的穿戴，登桿后距離變壓器等帶電設備較近，與帶電設備安全距離不容易掌控，導致各種操作十分不便捷。較高的操作位置、與帶電設備較近的距離都給這項工作增加了安全風險。此外，運維人員進行隱患排查時還需登高清除帶電設備纏繞的異物；在進行柱上設備缺陷及銘牌信息收集時，需要拉近拍攝距離才能使圖像清晰。并且夜間操作時還會有照明的需求。近年來，為全面推進臺區標準化建設，提高配網運維管理效率，JP柜等架空線路柱上設備安裝量逐年上漲，使得登桿操作方式所帶來的高空墜落、誤觸帶電部位和電弧灼傷等風險更加顯著，作業方式急需調整。在實際工作中，滿足安全標準的柱上標準配置的操作工具存在便捷性低、功能缺失的情況，作業工器具急需進行改進。

傳統絕緣操作桿滿足絕緣性能的要求，常用于架空線路刀閘的拉合，但功能較為單一。因此，現有文獻多是以絕緣操作桿為基礎對桿頭進行改進：文獻[1]研制了一種低壓空氣開關絕緣操作桿，延長操作人員與故障點之間的安全距離；文獻[2]提出的多功能絕緣操作桿將驗電和操作線路刀閘的功能合二為一；文獻[3]提供一種多功能便攜式絕緣工器具，實現輸電線路帶電清除導線異物工具、全角度便捷式導線接地線懸掛工具、驗電器有機集成；文獻[4]提出的多功能絕緣操作桿采用了“U+r”結構，具有驗電、折斷樹枝、照片拍攝和照明等功能。但現有文獻對絕緣操作桿的改進均未涉及JP柜低壓開關的可靠開合。

因此本文以絕緣操作桿為基礎，研制了一種適用于配電架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿，使得運維人員能夠站在地面遠距離操作JP柜低壓開關、進行異物清除、照片拍攝，同時實現夜間照明，保證電力企業工作人員的人身安全，提高事故搶修效率，滿足配網架空線路柱上設備運維工作的便攜性。

1 功能需求分析

1.1 操作JP柜低壓開關功能需求

JP柜全稱配電變壓器綜合配電箱，屬于10kV配電柱上變壓器臺區配套設備。0.4kV線路的計劃檢修、事故搶修和運行處缺工作中，需通過JP柜低壓開關完成斷電和送電操作。采用絕緣操作桿在地面對JP柜低壓開關進行遠距離拉合時，桿頭的光滑曲面與開關扳手屬于線接觸，容易出現滑脫和誤操作的現象。因此，為實現低壓開關的可靠開合，需要絕緣操作桿桿頭存在平面結構，能夠實現與開關扳手大面積接觸，同時考慮開關扳手在閉合和斷開狀態下與垂直平面形成的不同角度。此外，考慮到低壓開關位于JP柜內，施力方向應無柜體、橫擔等柱上設備的遮擋。

1.2 拍攝功能需求

在10kV線路運行維護中，工作人員需要對巡視過程中發現的缺陷進行拍照收集，并能夠清晰讀取記錄柱上設備的銘牌信息。部分運維人員為了省時省力，采用手機進行遠距離拍攝，但拍攝效果通常不夠理想，畫面清晰度低，且部分角度存在遮擋，無法在地面直接進行拍攝。為獲得清晰的圖像信息，可將拍照設備固定在絕緣操作桿頭上，從而拉近拍攝距離，實現多角度拍攝。拍照設備外形需輕便小巧，裝設在操作桿頭上方便人員控制。拍照設備應配備藍牙功能，操作人員能夠在地面通過手機進行觀察和抓拍。

1.3 異物清除需求

及時處理柱上設備誤纏繞的異物是配網架空線路日常維護的重要工作。在大風天氣，經常會有風箏線、塑料袋等纏繞至設備上；春夏季節，植物茂密生長也會導致與設備的距離過近，如不及時清理，當大霧或是雨雪天時異物絕緣強度降低，極易導致線路短路，引發線路跳閘。傳統異物清除辦法需要登高采用手鋸割斷，或使用絕緣操作桿將纏繞物挑撥下來，效率低、工作量大。為實現遠距離清除異物的功能，可將特制的手鋸固定在絕緣操作桿桿頭，且方向與桿體方向一致，便于運維人員操作。

1.4 照明功能需求

緊急情況下進行夜間運維工作時，人員手持照明設備無法完全覆蓋到柱上設備，光源從地面照射不僅亮度不夠，還容易在設備上形成陰影，影響工作效率。因此，近距離光源對于夜間操作是很有必要的。照明功能既可以獨立存在，但更需要的是為操作JP柜低壓開關、照片拍攝和異物清除時提供照明輔助。因此，照明設備需保證能分別與上述三種功能同時安裝于絕緣操作桿桿頭，其安裝位置需與各個功能結構相配合。

現有絕緣操作桿無法滿足上述四種功能，因此需要對絕緣操作桿桿頭進行改進。考慮到電氣設備操作工器具嚴格的絕緣要求，需設計一款不破壞絕緣操作桿原始結構，且可轉換功能的模塊固定在絕緣操作桿桿頭，在進行相關操作時可對模塊上的功能設備進行快速的進行更換，同時在實現各項功能時能更加的便捷。

2 多功能絕緣操作桿

2.1 總體結構

本文研制的適用于配網架空線路柱上設備的多功能絕緣操作桿主要是由三部分結構組成：桿體、轉換模塊和功能結構。其中，功能結構包括JP柜低壓開關操作結構、異物清除結構、拍攝結構、照明結構。桿體選擇的是絕緣操作桿，電壓等級10kV、長度3m，符合行業規范的生產標準，并且能夠出示在保質期內的絕緣檢測報告。

固定模塊應根據絕緣操作桿桿頭的結構特性和四大功能的需求進行設計，實現桿頭與功能結構的緊密連接，同時實現功能的自由轉換。JP柜低壓開關操作結構需增大與開關扳手的接觸面積，防止滑脫現象。異物清除結構采用特制手鋸固定在轉換模塊上，實現柱上設備異物的快速清除。拍攝結構采用輕巧便捷的攝像頭設備，便于操作人員來控制。照明結構以體積小功率大為原則，為夜間工作提供良好的光源。

2.2 轉換模塊

轉換模塊起到了連接絕緣操作桿和功能結構的作用，提供一個穩固的固定平臺。目前絕緣操作桿桿頭的固定方式有兩種，一種為螺紋固定，另一種為螺釘固定。對于螺紋固定方式的桿體，可以制作帶有相同螺紋接口底座的轉換模塊進行固定，其制作工藝較復雜，需要建模澆筑，螺紋的制作需與原始桿頭保持高度一致，因此生產成本較高，且對螺釘固定方式的桿體不適用。對于螺釘固定方式的桿體，轉換模塊的底座無需制作螺紋，但采用螺釘固定后，更換桿頭不夠便捷，并且改變了絕緣操作桿的原始功能。為了節約制作成本，保留絕緣操作桿的原始功能，擴大適用范圍，能夠實現對大部分現有絕緣操作桿的改造，本文決定采用抱箍式的固定方式。

轉換模塊需要穿插在桿頭上才能實現抱箍式固定，同時桿頭結構對轉換模塊起到限制位移的作用，進一步保證了模塊的穩定固定。考慮到固定功能結構需要具備較大面積的平面結構，因此，本文提出了“U+I”結構的轉換模塊，使用螺栓和螺母將U形板和I形板緊密固定在桿頭上。U形板和I形板上均進行開孔處理，使得功能結構能夠通過螺栓和螺母進行固定。

2.3 功能結構

轉換模塊用以連接桿體和各功能結構，多功能絕緣操作桿的具體實現方式如圖1所示。

JP柜低壓開關操作結構。為提高遠距離操作的可靠性，避免滑脫現象的發生，操作結構需增大與開關扳手的接觸面積。JP柜低壓開關扳手在斷開和閉合狀態下，均與垂直平面呈現60°的銳角。考慮到最省力的施力角度為垂直向下，因此，操作結構需要在U形板兩邊固定向外開口30°的平面彎板，如圖1中結構a所示，朝上的彎板用于閉合開關，朝下彎板用于斷開開關。斷開開關時，將操作彎板搭接在開關扳手上，向下拉動桿體直至開關可靠斷開。閉合開關時，將操作彎板固定在轉換模塊U形板上板邊緣，向上推動桿體直至開關可靠閉合。

異物清除結構。架空線路柱上設備在實際運行中經常受到外界環境干擾，異物纏繞和樹枝觸碰是導致線路短路的主要原因。因此，當柱上設備纏繞異物或周圍樹枝距離過近時要及時進行清除，消除隱患。異物清除結構如圖1結構b所示，使用尺寸較小的手鋸并在手柄部位開孔，通過螺栓和螺母固定在I形板上方，刀尖方向延桿體向上。使用時對準需割鋸的異物，前后推拉絕緣操作桿直至異物清除。

拍攝結構。根據轉換模塊的結構，拍攝結構應固定在U形板上方，受限于轉換模塊的尺寸大小，拍攝結構應使用配備藍牙功能的小型攝像頭，通過螺栓和螺母固定在轉換模塊上，如圖1結構c所示。拍攝前啟動攝像頭與手機藍牙配對，連接成功后進入拍照模式，再將攝像頭固定在轉換模塊上，手持絕緣操作桿對準需要拍照的部位，點擊手機拍照按鍵即可完成照片或視頻的拍攝。

照明結構。當照明結構與其余三項功能結合使用時，應根據功能的視覺特點進行靈活布置，如圖1結構d所示。與JP柜低壓開關操作結構結合使用時，照明設備固定在U形板上板面，彎板的后方；與異物清除結構結合使用時，照明結構應固定在I形板上，位于異物清除結構的下方；當與拍攝結構結合使用時，應布置在拍攝機構所在位置的前方，以提供充足的光亮。

3 實例應用

多功能絕緣操作桿制作完成后進行了現場測試，操作人員全程站在地面操作，避免了登高的危險，與帶電設備保持3m以上距離。操作JP柜低壓開關時，能夠一次成功，沒有發生滑脫現象，開關可靠動作。異物清除工作中，平均割鋸一根細小樹枝僅需2分鐘。在柱上設備近距離檢查缺陷時，對缺陷部位進行近距離拍攝，圖像清晰，耗時明顯減小，提高了缺陷收集工作的效率。夜間巡線及搶修時，照明結構可為各項功能提供充足的光源。

綜上，本文針對10kV配網架空線路柱上設備運維檢修工作的實際需要，研制多功能絕緣操作桿，絕緣桿結構穩固，成本低，在保留桿體原始功能的情況下實現了JP柜低壓開關的開合、清除異物、拍攝照片以及照明功能，增強單體絕緣工器具功能。

研制配網架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿已推廣使用，實際使用效果表明，該多功能絕緣操作桿可以增大了操作距離，提高了操作人員的安全；操作JP柜低壓開關時可一次成功，避免了滑脫現象的發生；大大縮短了異物處理時間，提高異物清除工作效率；開發了近距離照片拍攝功能，可以獲得清晰的缺陷照片和銘牌信息照片，改變了信息收集的方式；有了照明功能的輔助，解決了夜間巡視時對柱上設備的操作和缺陷搜尋工作。本文提出的配網架空線路柱上設備多功能絕緣操作桿攜帶方便，使用便捷，可自由轉換功能，具有很強的實際工程使用價值。