变电站绝缘伸缩式多功能异物清理工具的研制

引言

随着我国电力负荷逐年增长,人们对电力的依赖程度越来越高,电力设备供电可靠性也越来越受到人们的重视。在影响电力设备安全运行的因素中,鸟患是重要因素之一,输电设备、变电设备经常发生因飞鸟、鸟窝引起线路短路跳闸的现象,极大地影响了电力设备运行水平,降低了电力设备供电可靠性。变电站内的鸟窝常见于设备构架、刀闸机构等部位,这些鸟窝所处位置高,且周围设备复杂,对站内设备的正常运行造成了极大的威胁。

针对上述情况,目前的处理方法大体分为两种:一是使用常规安全器具对鸟窝进行清除处理,但这类器具只能处理一些容易清除的鸟窝,且不具备安全性,有时甚至需要在停电状况下进行,这对电力设备供电可靠性构成了威胁:二是采用现有的鸟窝清除专用工具对鸟窝进行清除,然而现有的鸟窝清除工具结构单一,无法准确实现夹取动作,在环境不利时,甚至会发生夹取不牢固导致鸟巢残留物飘浮到其他带电设备上的情况。

鉴于此,有必要设计一种绝缘伸缩式多功能异物清理工具,能够在设备带电状态下快速清理异物,有效夹取带电设备上的鸟窝、蛇、塑料薄膜等,同时能够有效清理粘鼠板、猫笼等脏物,并做到绝缘、方便快捷,以提高工作效率,及时消除设备隐患,最终达到减少非计划停电次数,提高供电可靠性的目的。

1技术原理

绝缘伸缩式多功能异物清理工具是一种可伸缩的绝缘钳夹,主要包括钳夹、手柄、伸缩簧、绝缘绳、绝缘锁、可伸缩的绝缘杆,如图1所示。钳夹固定于绝缘杆的顶端,手柄垂直于绝缘杆,其中一个手柄尾部固定在绝缘杆头,另一个手柄尾部与绝缘绳连接。在使用状态时,绝缘杆处于伸长状态,通过握紧绝缘杆上的手柄,拉动绝缘绳,控制钳夹的开启和关闭,完成带电设备上鸟窝、蛇、塑料薄膜等异物的夹取。该工具类似于自行车手刹,更符合手掌的使力习惯,因此也较使用类似火钳的工具省力:钳夹的两个夹持件之间弹性连接,在夹持鸟窝、蛇、塑料薄膜等异物后松开手柄,钳夹可依靠弹簧力自动分开,因此更加稳定、方便、省力:绝缘杆为空心,不仅可大大降低该工具的重量,还可使绝缘绳设于其中不易损坏:收起状态下工具长度较短,方便携带和存放。

图1工具设计图

2工具的组成及加工、测试

2.1工具的组成

绝缘伸缩式多功能异物清理工具主要由连接在绝缘杆上端的抓取机构、绝缘杆、绝缘绳、手柄四部分组成。抓取机构由固定钳夹和与其配对的活动钳夹组成,固定钳夹固定不动,活动钳夹通过手柄操作调节开口大小,固定钳夹和活动钳夹都采用绝缘材质并经交流耐压测试合格:绝缘杆是由绝缘材质按照固定尺寸加工而成的杆件,绝缘杆的顶端中心处设有沿绝缘杆轴向竖直向里的凹部,凹部内设有能够沿绝缘杆轴向移动的伸缩簧,抓取机构与伸缩簧相互连接。该工具还包括绝缘绳和活动连接于绝缘杆下端处的手柄,绝缘绳的长短根据需要可以自由调节,绝缘绳的一端固定于手柄上,另一端穿过绝缘杆和伸缩簧内的通孔:伸缩簧的外侧设有挂钩,挂钩的设计宽度尺寸大于通孔的直径尺寸。手柄也是由绝缘钢材加工定制而成,经交流耐压试验测试合格方可使用。工具组成示意图及产品效果图分别如图2、图3所示。

2.2工具的加工、测试

2.2.1抓取机构

加工绝缘伸缩式多功能异物清理工具抓取机构的固定钳夹和活动钳夹时,先用饭金冲压机冲压出模型,然后用数控机床激光切割,既要保证钳口开、闭可靠灵活,又要保证钳夹的强度,加工测试如图4所示。

图4抓取机构加工测试图

2.2.2绝缘杆

绝缘杆共三节,每一节都单独加工测试,每节1.5m。工具使用过程中,可以根据异物与人体的距离自由调节绝缘杆的长度,也可以一节单独使用。每节杆之间通过凸轮实现耦合与旋转,转动凸轮,能够在任意位置把绝缘杆锁死,方便任意调整杆的长度。凸轮也需要进行机械强度、绝缘强度的测试,如图5所示。

图5凸轮加工测试图

2.2.3手柄

加工绝缘伸缩式多功能异物清理工具的手柄,需要先用数控冲床冲出粗模,然后用数控机床激光精细切割,经过多次精细切割,最终得到需要的手柄形状。经多方验证,该手柄能够保证手的合理抓握和握力,符合人机工效。手柄同样也需要进行机械强度、绝缘强度的测试,如图6所示。

图6手柄加工测试图

2.2.4绝缘绳

钳夹和手柄之间通过绝缘绳相连,绝缘绳的长度可以自由调节,绝缘绳和绝缘杆只有通过110kV交流耐压测试后才可以使用,以保证在110kV及以下电压等级的使用环境中绝缘性能良好。耐压测试如图7所示。

图7绝缘杆、绝缘绳耐压测试图

3工具的创新点及效益

3.1工具的创新点

该工具的抓取机构可以设置成夹型,也可以设置成爪型、钩型等多种形式,既可以在设备停电状态下使用,也可以在设备带电状态下使用,能安全、快速、有效地夹取带电设备上的鸟窝、小动物、塑料薄膜、气球等异物,绝缘性能可靠,操作方便简单,夹取牢固,能极大地提高工作效率,及时消除设备隐患,减少非计划停运次数,提高供电可靠性。

绝缘手柄的设计,利用杠杆原理,达到了四两拨千斤的效果:同时,设计考虑了手掌的抓握习惯,比使用类似火钳的工具要省心省力,符合人机工效。

3.2效益

运行效益评估:在不停电情况下夹取带电设备上的鸟窝,与停电情况下的清理相比,平均清理时间减少到了5min以内,使用方便、快捷、安全,提高了工作效率。如果按停电处理,停、送电约120min,处理过程约20min,按110kV线路平均负荷120000kVA、电价0.6元/(kw·h）计算,可多带来电量输送效益约120000x0.6x2.33×2=335520元≈33.6万元。

4应用验证

以前,处理粘有死老鼠的粘鼠板,都是通过人手去捡,夏天粘鼠板恶臭,人距离粘鼠板近,严重者会出现头晕、恶心、呕吐的情况:而绝缘伸缩式多功能异物清理工具使用至今,清理过粘有死老鼠的粘鼠板6张,运维人员反馈使用效果良好。

对于猫,以前只能用手将猫笼放置在空旷的场地:而绝缘伸缩式多功能异物清理工具使用至今,清理过猫笼3个,运维人员反馈使用简单、便捷。

对于鸟巢,以前要将设备停电后再用绝缘杆勾、拽、拉,往往还清理不干净:而绝缘伸缩式多功能异物清理工具使用至今,带电清理过鸟巢3次,运维人员反馈使用方便,处理干净,关键是不用停电处理,既减轻了运维人员的工作量,又提高了非计划停运的指标以及社会经济效益。

对于蛇,以前要用绝缘杆拉、引:而绝缘伸缩式多功能异物清理工具使用至今,清理过蛇2条,运维人员反馈在处理蛇的时候将绝缘杆的长度调整到4.5m,不仅能有效保证人身安全,还大大减轻了人员的心理负担。

5结语

使用绝缘伸缩式多功能异物清理工具,在不停电情况下夹取带电设备上的鸟窝,与停电情况下的清理相比,平均清理时间减少到了5min以内,能够安全、快速、有效地夹取带电设备上的鸟窝、蛇、塑料薄膜等异物,还能够处理猫笼和粘鼠板,绝缘性能好,使用方便、简单,极大地提高了工作效率,有利于及时消除设备隐患,减少非计划停电次数,提高供电可靠性,可在电力系统各单位推广应用。