高空接線作業中的絕緣桿缺陷及優化方案

吳永文

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局）

0 引言

隨著城鎮化建設的逐步加快，我國架空線路數量呈爆發式增長。上述線路敷設和接線檢修時高空作業難度大、風險高，往往借助絕緣桿及相關輔助裝置展開作業［1］。傳統絕緣桿桿體較重，使用時需直接與線路接觸，一旦絕緣不良或操作不當，非常容易造成絕緣桿墜落、絕緣桿帶電等，嚴重威脅了高空接線作業安全。如何進一步調整絕緣桿材質，優化絕緣桿性能已經成為新時期人們關注的焦點。

1 問題分析

電力系統中經常需要對各種高空設備進行試驗，根據不同的試驗項目，往往需要使用伸縮絕緣桿輔助接線［2］。現階段接線絕緣桿接觸接頭時常接觸不良，同時伸縮過程復雜，大多通過多節絕緣桿連接而成，質量大，伸長至所需長度時往往很難控制方向，使用非常不便。

尤其是在變電場檢修時，大多要持續移動絕緣桿的位置，很容易產生觸碰、脫落等問題。上述長絕緣桿在使用時穩定性不佳，易接觸周圍帶電設備，存在一定的人員觸電風險，還易造成周圍帶電運行設備的損壞，降低電網供電可靠性［3］。因此，對于絕緣桿的使用必須謹慎處理。

針對目前絕緣桿不能滿足現場工作需要的難題，本項目研發一種可伸縮高空接線絕緣桿，重點對桿體材質和接頭性能進行調整。具體如下：

（1）桿體材質。采用兩種不同材料組成，分別是市面常用的玻璃纖維桿和碳素桿，在保證絕緣桿絕緣等級的情況下，有效降低絕緣桿重量［4］。

（2）接頭性能。采用驅動電機遠程控制，根據末端顯示器中的圖像信息自動調整線夾夾緊程度，直至高空接線任務完成后，遙控松開線夾［5］。

上述輕便型高空接線伸縮絕緣桿能用于不同電壓等級，不同高度的設備試驗輔助接線，配合電機控制伸縮及接頭的夾緊，實現便捷快速的試驗工作，同時不會對設備與試驗儀器造成損傷，同時降低人員作業風險，保障人身安全和電網安全，值得深入研究和拓展應用。

2 技術方案

2.1 設計思路

在傳統絕緣桿基礎上設計的高空自動接線裝置主要由工作頭、桿體和手持部分組成。其中，工作頭應易于拆卸且適用于不同高空接線作業情景；桿體應易拆卸／連接，輕便易攜帶，且絕緣安全性能良好；手持部分可遠程控制桿體伸縮和線夾夾緊，從而使人員在地面也能夠進行高空接線操作，快速完成高空接線任務，具體如下：

（1）工作頭。頭部設置為卡扣型，可根據作業需求配置鉤頭、夾具、拉桿等。在設計時應制作絕緣頭，避免接線過程中由接頭帶電引起短路、接地等。工作頭與自動控制裝置連接，保證鉤頭、夾具、拉桿等在高空接線作業時可準確就位、精確操作，從而全面提升高空接線的時效性。

（2）伸縮桿。采用常見的筍型伸縮桿結構，拉伸到指定位置后，外鎖扣自動卡緊。材質以輕便的玻璃纖維桿和碳素桿為主，兩者之間通過螺紋進行連接，從而使桿體穩固插入并固定。絕緣桿外部應選用高性能絕緣材料，做好桿體的絕緣保護。

（3）手持部分。包括顯示屏和控制器，前者可直接通過與電力系統聯網獲取高空接線作業情景，顯示接線操作時的線夾情況、接線情況等；后者可通過內置電機與伸縮桿和線夾連接，分別控制伸縮桿自動調整高度，并控制線夾到指定位置后夾緊接線，從而達到遠程遙控的效果，避免人員高空作業［6］。

2.2 裝置結構

本次設計的輕便型高空接線伸縮絕緣桿適用于高空設備檢修試驗工作，其結構包括絕緣材質伸縮桿、碳素材質伸縮桿、線夾，如下圖所示。

圖 輕便型高空接線伸縮絕緣桿

（1）工作頭。為滿足使用需求，工作頭采用“螺紋＋卡扣”方式與伸縮桿固定，可通過螺紋旋擰，直至卡扣進入到卡口中，從而達到工作頭穩固的雙重保護效果。同時，為保證接線效果，本次設計高空接線作業專用工作頭，由上下活動線夾、力矩支架和驅動電機組成。具體如下：

1）上下線夾一側通過滑輪固定在力矩支架上，另一側相互連接。滑輪位置應根據作業需求進行調整，以保證上下線夾能夠正常咬合。

2）力矩支架采用杠桿受力原理，末端通過驅動電機控制，從而帶動上下線夾開合，進行高空作業接線操作。

3）驅動電機采用小型直流電機，可固定在絕緣支架臺上，接線由伸縮桿直接與手持部分控制器連接，從而達到遠程控制的效果。

（2）伸縮桿。使用碳素伸縮桿作為接線桿延長部分，減輕裝置重量，便于使用；底端絕緣伸縮桿部分使用保證安全的絕緣材料，同時設定護環作為提示，使用時接觸部分不要超過護環；絕緣伸縮桿與碳素桿通過螺紋進行連接，能使桿體穩固插入并固定；絕緣桿為絕緣包裹材料制成的桿體，堅固且絕緣，安全可靠。具體如下：

1）桿體采用下大上小的筍型結構，通過4節伸縮管和內鎖扣形成自動旋擰的可伸縮桿。內鎖扣與手持部分的按鈕連接，在按下按鈕后，可順時針旋出或逆時針旋進伸縮管。達到指定高度后，松開手持部分按鈕，可固定伸縮桿。同時，為了降低高空接線作業難度，本次設計過程中還設置自動伸縮結構，將桿體與電機連接，通過電機轉動帶動桿體旋擰。

最內部伸縮管與工作頭連接，采用絕緣性能較強的玻璃纖維桿，外側的3段伸縮管均采用碳素桿，各伸縮管由內向外依次套設，任意兩個絕緣桿之間均可以輕便旋轉。尤其是從上到下的第1個伸縮管和第2個伸縮管間，必須保證管隙無卡澀，否則很容易摩擦螺紋，影響可伸縮絕緣桿正常使用［7］。

2）最外部伸縮管外涂刷高性能絕緣材料或設置專用絕緣保護套，最大限度提升裝置的絕緣性能，使其在操作過程中觸碰線路后起到良好的絕緣保護效果。必要時還需要設置接地裝置，如加裝接地線、連接接地網等，從而避免由桿體帶電引起的人員傷亡［8］。

（3）手持部分。該部分設置絕緣保護套，加裝顯示屏和控制器，以便于人員直接在地面上操作。具體如下：

1）顯示屏支持無線通信，可與電力系統通過Wi-Fi網絡、5G網絡等連接，或與無人機交互，獲取高空接線作業區域的實時圖像和作業信息。同時，還可與驅動電機連接，顯示扭矩信息、收縮速度等，以便于為高空接線作業提供可靠參考依據。

2）控制器支持無線通信，可與驅動電機直接通過控制線連接，根據控制面板中的上升、下降、夾緊、松開四個按鈕，快速控制可伸縮桿和線夾，高質量、高效益地完成高空接線任務。同時，控制面板中還可自動輸入參數，根據參數要求自動調節伸縮速度和夾緊情況，大大降低了人工操作難度。

3 效益評估

3.1 優勢分析

本次設計的輕便型高空接線伸縮絕緣桿采用分體式結構和自動控制裝置，有效彌補了傳統絕緣桿高空作業時桿長過長、桿體過重、絕緣不良、接頭松動等缺陷，其優勢非常明顯，主要體現在：

（1）分體式的結構，實現固定、伸縮、試驗接線于一體，適用于多種場景下的檢修試驗接線工作，無需登高接線，省時省力。

（2）碳素桿與絕緣桿相結合，減輕裝置整體質量與穩定性。

（3）桿體采用絕緣包裹材料，提高了操作的安全性。

（4）碳纖維作為材料進行制作，具有質量優、強度高、彈性好、耐摩擦、耐腐蝕等特點，延長絕緣桿使用壽命，減輕絕緣桿質量。

3.2 應用效果

本次設計的輕便型高空接線伸縮絕緣桿投入使用后，可將相鄰桿塔間的高空接線時間由原來的1h縮短到10min以內，工作效率提升至原來的5倍，大大縮短了傳統人工作業時間。同時，在使用裝置的近半年以來，我單位未出現1起由絕緣桿過重、絕緣桿晃動等引起的接線事故，其設計簡單、材料易購、成本較低，減少了不必要的資源損耗和人力損耗，安全效益和經濟效益顯著。

通過本項目研制的一種可伸縮高空接線絕緣桿的使用，能有效優化絕緣桿在試驗中的使用過程，使操作人員能安全快捷地完成電力各項測試試驗，保障試驗快速可靠的完成，解決了目前絕緣桿難搬運、難操作的問題，降低了測試過程中的人身與設備風險，具有很好的實用價值。本成果不但適用于試驗場所，還能推廣至更多需要高空作業，需要使用絕緣桿的行業中，應用場景廣泛，推廣價值高。

4 結束語

高空接線作業對絕緣桿材質性能要求較高，需針對不同作業環境不斷更換絕緣桿工作頭，調整絕緣桿伸縮長度等。在輕便型高空接線伸縮絕緣桿設計過程中，應在絕緣安全指標和操作便捷需求基礎上，不斷調整可伸縮結構和夾緊裝置，配合自動控制系統改善高空接線作業的可靠性、穩定性和時效性。同時，還要不斷優化絕緣桿材質性能，選用絕緣安全性能良好且材質輕便的新型材料，使桿體在應用過程中更加平穩，易于固定，達到良好的輔助作業效果。