王國駒 周文鶴 邢益弟 蘇志剛 潘圖

(海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司海南輸變電檢修分公司 海南?？?570100)

帶電作業(yè)代表10 kV及以下配電線路檢修維護工作的發(fā)展方向，帶電作業(yè)在提高供電可靠性方面發(fā)揮了重要作用。長期以來，維護10 kV 帶電線路通常由絕緣斗臂車完成[1]，但在實踐中，由于配電線路的地理和環(huán)境條件復(fù)雜多變，絕緣斗臂車經(jīng)常無法順利進入作業(yè)現(xiàn)場，導(dǎo)致帶電檢修維護工作受阻。因此，我國電力公司正在積極應(yīng)用便攜式絕緣平臺進行配電線路帶電檢修維護，絕緣平臺具有良好的絕緣、防墜落功能。新設(shè)備的應(yīng)對帶電維修提出更高的安全要求。此次設(shè)計的是一種集垂直升降、水平旋轉(zhuǎn)為一體的絕緣平臺[2]。適用于各種配置的10 kV 線路，使用靈活，安全可靠。該文簡要介紹了該絕緣平臺的設(shè)計思路和技術(shù)特點，并進行了應(yīng)用試驗，驗證設(shè)計的可行性。

表1 絕緣平臺的沉降變化

1 常用帶電作業(yè)平臺介紹

1.1 絕緣斗臂車

絕緣斗臂車傳統(tǒng)的配電線路帶電作業(yè)平臺，但一般只能用于10 kV 以上的電力線路帶電線路，絕緣斗臂車的鏟斗、伸縮臂、管道等部件具備良好的絕緣性能，同時配備了接地線，在帶電工作時能提供人體火線與大地之間的絕緣保護。其基本工作原理是通過液壓系統(tǒng)控制伸縮臂轉(zhuǎn)動和升降，電力檢修人員可以直接在工作鏟斗上進行作業(yè)。在實際使用中，絕緣斗臂車由于自身體積龐大，難以進入復(fù)雜地形的檢修現(xiàn)場，地形和交通限制，且?guī)щ娮鳂I(yè)時的絕緣斗臂車的運行噪音較大，容易干擾作業(yè)指令的準確傳達。

1.2 電桿固定絕緣平臺

由于傳統(tǒng)絕緣斗臂車對地形的適應(yīng)性較差，目前的配電網(wǎng)維護工作中，固定式電桿絕緣作業(yè)平臺的應(yīng)用日益廣泛。固定式電桿絕緣作業(yè)平臺可直接安裝固定在電桿上，電力檢修人員爬上平臺進行電力檢修維護工作，此類絕緣平臺不受地形限制，不但可以保證可靠絕緣，還可以讓作業(yè)人員近距離進行電力檢修維護工作。但由于平臺固定，靈活度不夠，影響施工人員的工作開展，很多情況下一次只能檢修單相或相鄰的兩相線路，如想檢修更多線路就需要拆裝平臺，費時費力，而同時使用多個平臺雖然可以減少拆裝平臺次數(shù)，但會使檢修工作復(fù)雜化，檢修效率大大降低。

對上述兩種主要絕緣平臺的分析可知現(xiàn)有絕緣平臺要么受地形、交通、周邊環(huán)境等因素影響，要么拆卸繁瑣，操作不靈活。因此，考慮到現(xiàn)有平臺的優(yōu)缺點，結(jié)合配電線路檢修工作需要開發(fā)具有自動轉(zhuǎn)向和升降能力的絕緣平臺非常有必要，可以更好地滿足10 kV以下線路檢修工作需要。

2 旋轉(zhuǎn)升降式絕緣平臺的技術(shù)特色

該實用新型180°旋轉(zhuǎn)升降絕緣平臺通過上下抱箍固定在電線桿上，中、下這3 個抱箍包含支架和鏈條[3]。支架的一側(cè)連接到鏈條上，另一側(cè)連接到活動銷上，通過導(dǎo)軌進行升降，導(dǎo)軌與上、中、下抱箍支架連接。該絕緣平臺的主要技術(shù)特色如下：（1）可代替絕緣吊掛小車完成狹小空間內(nèi)的帶電作業(yè)任務(wù)，通過升降機構(gòu)可以調(diào)整絕緣底座的高度，可將絕緣底座抬高到1.5 m。通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可使絕緣底座以導(dǎo)軌為旋轉(zhuǎn)軸水平旋轉(zhuǎn)180°，提供了更加靈活的工作條件[4]。（2）采用分體可拆卸結(jié)構(gòu)，單體重量輕，分解后便于攜帶。（3）使用電機完成絕緣平臺的升降和旋轉(zhuǎn)操作，操作靈活。（4）由于導(dǎo)軌和絕緣平臺可分離吊裝，可以節(jié)省安裝時間。

3 絕緣平臺材料的選定

該次設(shè)計的新型絕緣平臺采用新型輕質(zhì)樹脂和尼龍絕緣材料打造平臺絕緣管，采用輕合金高強度材料打造上、中、下抱箍，具有出色的絕緣性能和便攜性。絕緣平臺和絕緣管的絕緣材料是氟化環(huán)氧玻璃纖維增強塑料（FPR）。氟改性環(huán)氧樹脂玻璃纖維（FPR）的絕緣性能符合GB 13398—2003、ASTM F-711—2001（美標）以及IEC61235—1993等國內(nèi)外標準的相關(guān)技術(shù)要求[5]。將絕緣平臺和絕緣管在水中浸泡170 h，加壓至100 kV，測得泄漏電流不超過25 μA，表現(xiàn)出極好的電絕緣性能。

4 絕緣平臺的主要功能

4.1 上下升降功能

抱箍的軸向絲杠為合金材質(zhì)，通過手輪驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動定位齒盤轉(zhuǎn)動，定位齒盤使絕緣部分上下運動。10 kV線路呈三角形布置時，三相線路的安裝距離約為800 mm。目前常規(guī)絕緣平臺的上升高度有一定的限制，也不能大角度旋轉(zhuǎn)，而電力檢修維護作業(yè)環(huán)境多變，因此，常規(guī)絕緣平臺適用性不佳，新設(shè)計的絕緣平臺采用齒輪轉(zhuǎn)動、通過牽引繩、連接件使平臺升降平穩(wěn)[6]。

4.2 水平旋轉(zhuǎn)功能

該絕緣平臺抱箍上設(shè)有扁平齒輪盤，材質(zhì)為合金，齒輪盤通過凸輪機構(gòu)鎖定或解鎖，以使絕緣平臺水平旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)后鎖定。升降平臺結(jié)構(gòu)型材連接需均勻準確，連接可靠牢固，裝配遵循YB3205規(guī)定。

4.3 可調(diào)試絕緣平臺功能

該平臺設(shè)有絕緣微型人字梯，位于絕緣平臺臺板上，作用增加高空穩(wěn)定性幫助電力檢修維護人員登高。

4.4 抱箍緊鎖功能

通過合金材質(zhì)鎖鏈錨固件和棘輪收緊帶式機構(gòu)雙重快裝機構(gòu)，使絕緣平臺可以快速固定在不同直徑的電線桿上[7]。

5 絕緣平臺結(jié)構(gòu)

180°旋轉(zhuǎn)絕緣式高空作業(yè)平臺可以在絕緣式斗臂車無法進入的區(qū)域高空帶電作業(yè)環(huán)境，整體功能設(shè)計主要是能夠與熔斷器形成有效絕緣，可以靈活調(diào)整作業(yè)位置并安全固定在電桿上。圖1為此次設(shè)計的180°旋轉(zhuǎn)升降式絕緣平臺結(jié)構(gòu)。

圖1 180°升降旋轉(zhuǎn)絕緣平臺結(jié)構(gòu)

該平臺的工作原理是導(dǎo)軌通過上、中、下抱箍固定在電線桿上，絕緣平臺用固定螺釘連接上、下滑套，如果需要調(diào)整絕緣平臺的高度，可以用電機驅(qū)動或手動工具轉(zhuǎn)動升降機構(gòu)的第一齒輪盤蝸，蝸桿驅(qū)動齒輪盤拉牽引繩，向上拉動滑套，實現(xiàn)絕緣平臺升降，絕緣平臺可升高1.5 m，到達調(diào)整高度后，通過齒輪盤的自鎖特性進行高度固定[8]。通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可以調(diào)整絕緣臺的徑向位置，即絕緣臺相對于立桿的位置，用電機驅(qū)動或手動工具轉(zhuǎn)動齒輪盤、齒輪盤轉(zhuǎn)動，帶動導(dǎo)軌移動，進而帶動絕緣平臺轉(zhuǎn)動，絕緣平臺可隨導(dǎo)軌水平旋轉(zhuǎn)180°。以導(dǎo)軌為軸轉(zhuǎn)動調(diào)整絕緣平臺相對電線桿的徑向位置。

6 關(guān)鍵機構(gòu)設(shè)計

6.1 絕緣平臺

絕緣平臺由環(huán)氧樹脂制成，平臺距離電線桿0.4 m處設(shè)有限位裝置，可以防止電力檢修人員過于接近電線桿，確保有效安全距離。絕緣平臺附設(shè)一個垂直人字梯，可以方便電力檢修人員王桑攀登0.4 m 高度，增加絕緣平臺的靈活性。

6.2 支撐機構(gòu)

整個絕緣平臺和負載都位于支撐部件上，支撐部件由一個正支撐和兩個對角絕緣斜撐件組成。絕緣斜撐采用環(huán)氧樹脂制成，為絕緣平臺及其負載提供可靠保護；正支撐連接升降機構(gòu)和絕緣平臺，主要負責(zé)保障絕緣平臺的升降運動，避免絕緣平臺升降時偏離導(dǎo)軌。

6.3 升降機構(gòu)

升降機構(gòu)組件包括牽引電機、滑輪、牽引鋼繩、升降導(dǎo)軌和預(yù)鎖件。牽引電機為升降機構(gòu)提供動力。牽引鋼繩的兩端分別通過固定在電線桿上的滑輪與電機和絕緣平臺連接。通過控制電機的正反轉(zhuǎn)使絕緣平臺沿升降導(dǎo)軌上下移動。升降導(dǎo)軌由2 m的兩根絕緣桿間隔0.2 m 組成，可為平臺提供上下1.5 m 的升降高度范圍[9]。絕緣桿的末端被鎖定，以防止失控的電機將絕緣平臺滑出軌道區(qū)域。同時，與導(dǎo)軌關(guān)聯(lián)的預(yù)鎖裝置在平臺上下移動速度超出安全范圍時能快速鎖定電機，防止絕緣平臺急劇升降，保障電力檢修維護人員的安全。

6.4 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

抱箍、電機和傳動機構(gòu)等組成絕緣平臺的水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，抱箍齒輪盤通過凸輪機構(gòu)鎖定或解鎖，以使絕緣平臺水平旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)后鎖定。平臺與電桿固定部分采用小齒輪、抱箍嚙合的結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)時，可遙控啟動旋轉(zhuǎn)電機正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動之輪盤轉(zhuǎn)動，進而帶動絕緣平臺轉(zhuǎn)動。

6.5 固定機構(gòu)

絕緣平臺配有專用鏈條抱箍，常規(guī)絕緣平臺抱箍尺寸無法調(diào)整，而10 kV差動熔斷器通常安裝在各種類型的電線桿上，因此，此次設(shè)計的絕緣平臺采用鏈條抱箍，由1 m鏈條、固定螺栓和連接三角板組成，可固定螺栓擰緊后可以固定在電線桿上，承重能力達250 kg。

7 絕緣平臺試驗

三相導(dǎo)線同步提升抱桿是為了彌補絕緣高架車不能達到地區(qū)的施工要求而設(shè)計的。在整體功能上，主要有與導(dǎo)線形成有效絕緣功能、提升導(dǎo)線功能、牢固安裝在水泥桿上的固定功能。

7.1 靜載試驗

將該絕緣平臺安裝在電線桿上后，用鋼絲繩在絕緣平臺上施加小垂直向下的力，拉緊鋼絲繩增加拉力，實時測量拉力。將經(jīng)緯儀設(shè)置在距離電線桿12.7 m處，通過讀取垂直偏角計算豎梯沉降值，試驗原理具體見圖2。

圖2 靜載試驗

根據(jù)圖2 可知該絕緣平臺的受力過程，在鋼絲繩拉力增加的過程中，絕緣平臺的沉降變化見表1。

從表1中可以看出，鋼絲繩拉力從最初的75 kN逐漸增加到最大4 450 kN時，在這個過程中，絕緣平臺的總計沉降5.11 cm。當最終去除鋼絲繩拉力時，環(huán)氧樹脂絕緣臺板具有優(yōu)良的抗彎強度，可以完全恢復(fù)到原來的形狀。

在整個靜載試驗過程中，平臺沒有出現(xiàn)明顯的變形和損壞。以電力檢修維護人員以及攜帶的工具材料總質(zhì)量100 kg計算，安全系數(shù)為4.5，符合安全規(guī)定。

7.2 電氣測試

根據(jù)電氣保護試驗項目和10 kV 絕緣工具標準，將本次設(shè)計的180°絕緣升降絕緣平臺的環(huán)氧樹脂材料，每段取0.4 m，分別施加45 000 V/min 的工頻耐壓，測試時間2 min，絕緣平臺未出現(xiàn)擊穿，閃絡(luò)、過熱，平臺安全性滿足要求。

8 結(jié)語

綜上所述，10 kV 電力線路檢修維護現(xiàn)場，常規(guī)的絕緣斗臂車難以達到，導(dǎo)致必須停電檢修，帶來比必要的損失。為解決這個問題，可帶電作業(yè)的升降旋轉(zhuǎn)平臺得到廣泛應(yīng)用。此次設(shè)計的180°升降旋轉(zhuǎn)平臺具有很強的適用性，不受作業(yè)現(xiàn)場地形影響，可代替絕緣斗臂車等常規(guī)大型絕緣平臺完成10 kV 帶電檢修作業(yè)，同時可以有效保證人員安全，提升供電質(zhì)量。