藤蔓植物阻止器的研制与应用

许建远

[摘    要]针对目前偏远山区电力设备受藤蔓植物影响较大，导致设施短路或设备故障等问题，文章提出了一种藤蔓植物阻止器，通过对阻止器的研制与实际应用，有效解决了电网设备受藤蔓植物缠绕或破坏等问题，不但保证供电可靠性，同时利用风力进行环保储能操作，对于可持续发展及电网安全施工工作具有重要的指导意义。

[关键词]藤蔓植物;阻止器;研制;应用

[中图分类号]TM64 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–03

Development and Application of Vine Plant Stopper

Xu Jian-yuan

[Abstract]Aiming at the problems of current remote mountainous areas where power equipment is greatly affected by vines， causing facility short circuits or equipment failures， the author of this article proposes a vine plant stopper. Through the development and practical application of the stopper， it effectively solves the problem of power grid equipment. Problems such as entanglement or damage of vines not only ensure the reliability of power supply， but also use wind energy for environmentally friendly energy storage operations， which has important guiding significance for sustainable development and safe construction of power grids.

[Keywords]vines; stoppers; development; application

1 背景概况分析

随着电力系统的全国性的高速发展，在一些偏远或山区地方的电力设施建造已经成为电网施工的重要组成部分。然而，由于在山区或植物较多的地方，所建造的电力设施容易受到植物如藤蔓累植物的缠绕而被破坏。以户外柱上变压器为例，柱上变压器以及拉线经常被快速生长的藤蔓植物所缠绕，易造成设施短路或设备故障，不但会影响供电可靠性，而且容易酿成火灾，为电力企业带来巨大的经济损失，为企业安全生产埋下隐患。

2 藤蔓植物特性分析

了解藤蔓植物的特性，能有效针对性地减少其对电力设施造成的影响。藤蔓植物是指茎部细长，不能直立，绝大部分藤蔓植物都是有花植物。藤蔓植物分为许多不同的种类，它们的攀爬方式也不一样：缠绕类藤蔓植物需要可供它们缠绕的物体。新生的枝条会在生长过程中缠住支撑物。坚固的柱子和藤架都可以作为良好的支撑物。一般来说，藤蔓植物只能依附在其他物体（如树、墙等）或匍匐于地面上生长的一类植物，最典型的如葡萄，爬山虎之类，但也有的植物随环境而变，如果有支撑物也会成为藤本，但如果没有支撑物会长成灌木。攀爬却不是藤蔓植物的唯一生长方式。藤蔓植物可以在地面上迅速蔓延，占据较大的地区。由于其生长的依附性，电力设施中的户外设备容易成为藤蔓植物的依附攀爬对象。

3 现行手段及弊端

3.1 利用切除工具进行修剪处理

部分地区会通过藤蔓植物切割工具对植物进行枝叶修剪。但由于藤蔓植物生长速度快，此种方式不但需要定期进行巡查修剪，耗费人力物力，如遇上恶劣天气时则无法进行及时修剪，导致藤蔓植物的生长无法得到有效控制，导致电力设施的安全无法得到实时性的安全保障。

3.2 使用农药进行喷洒抑制处理

目前对于藤蔓植物的化学清除方式一般采用二硝基化合物、二硝基邻甲酚及其钠盐等。无论是采用农药或化学等方式进行藤蔓植物的消除，虽然相对简单快速，不用耗费时间修理，但却产生了不可逆的生态影响。即农药残留容易造成环境污染，不利于生态环境的保护及可持续发展的理念推广;同时对于人体也会产生危害。如对于毒性有过敏反应的操作人员容易因皮肤接触到农药导致身体危害，因此在农药使用上也是存在一定的危险性。

3.3 整体植株清除处理

整体植株的拔除也是常见的藤蔓植物清除方式之一。但这种方式虽然在抑制某一地方植物生长上来说有短时的效果，但从长远来看，也有可能因其较强的繁衍力而被重新影响，如植物长期被连根拔出，也会导致一定程度上的生态平衡破坏，减少了藤蔓植物的授粉传播及繁衍，最终导致区域性的生态失衡。在整体清除植株的操作方式中，人力物力的耗费也是问题之一。因为操作人员需要携带多种清除工器具进行清理，并在清理工作后进行枯叶处理，增加了工作人员的劳动量，不利于工作效率的提高。

4 研制需求分析

根据上述对于藤蔓植物消除工作的分析，可得知目前对于如何减少藤蔓植物对电力设施造成危害的研制上，国内的技术还处于相对粗放单一、不够成熟的水平。随着电网系统的不断扩大，电气设备的使用广泛，因此文章提出的一种藤蔓植物阻止器的研制与应用，能有效地进行推廣及应用，尤其对于我国广阔的土地来说，大面积的山区电力设备应用将是十分庞大的需求市场。

4.1 国内外技术研究概况

目前国内外暂时没有研究机构对于本文研究内容进行详细研究及相关文献，且市面上也没有特别适合的产品能够直接予以应用，只能应用上述第三点所提到的几种清除方式进行清除。因此本文所研制的方向需要由研究人员对先行藤蔓植物进行生物特性研究后，集合目前市面的使用工具进行研究改进，从而设计出一种区别于目前方式的使用工具，使其具有一定的应用性及推广性。

4.2 装置研制目的

本项目通过研制一种藤蔓植物阻止器，利用风力上发条的原理，通过风力旋转装置，结合无极变速装置使反应到风力装置的阻力矩恒定，当发条能量积蓄到一定时，阻止器自动释放，带动刀片旋转，从而进行快速精准切割藤蔓植物触须的目的，装置的研发能降低安全隐患，为操作带来便利。

4.3 技术方案

4.3.1 技术设计思路

研究人员走访了目前电力户外现场尤其是对于藤蔓植物影响较为大的现场，对于目前采用的藤蔓植物消除方式进行了试验调研，从而研制一种藤蔓植物阻止器。对于大部分藤蔓植物的长势高度在1～2m，由于阳光充足，生长环境空旷，风力强劲，使藤蔓植物长势良好。为了满足所研制工具的全自动效果，本文在结合环境现场及风力环保发电的基础上，加装了变速装置，能使其自行解决发条过紧等问题，确保其使用寿命及整体方案的高效实施。

4.3.2 研发步骤

本项目对所研制的藤蔓植物阻止器进行三大部分的设计。首先对于阻止器的整体装置结构进行外形设计，包括机身的流畅性、风轮与刀片的安装位置、底部固定支架的稳定性设计;同时对于装置的机身防震、抗压、抗侵蚀等功能进行研究设计。考虑到装置需要利用风力进行发动操作，因此无极变速器的研制是本装置的核心，在研制时需要考虑变速器的安装位置，并最终决定将其安装在风力旋转装置与发条之间。在整体部件均设计完成后，对于整体装置的使用的连贯性、灵活性与功能性进行多次及多场景的测试，最终经过现场实地试验后，研制出最终成果并予以使用。

4.3.3 技术方案内容

本项目研制的藤蔓植物阻止器，其结构包括装置圆筒型设计机身、风轮、刀片、刀片轮、旋转装置、发条及无极变速装置。机身底部设计为固定支架，机身上部为风轮、刀片轮部分。其技术原理是利用风力上发条，风力旋转装置是类似测风器的旋转装置，通过旋转装置拧紧发条。为了防止随着发条上得越来越紧，阻力矩越来越大，装置在风力旋转装置与发条之间安装了一个无极变速装置，由发条去推动变速装置，使反应到风力装置的阻力矩恒定。当发条紧到一定程度，完全推开变速器，断开与风力旋转装置的连接，发条能量释放，带动刀片旋转，从而轻易切割藤蔓植物触须。同时该阻止器能固定安装在拉线、抱箍上，尤其是藤蔓生长的路线上，无须人为干涉操作，只需要利用风力便能自动进行旋转切割，保证植物无法继续往上生长缠绕。同时装置外壳采用防潮防雨材料，固定性能好，即便遇到恶劣天气也能正常使用，随时保证电气设备的安全运行。

4.4 技术创新

本装置在研制上创新采用了环保节能的风力上发条方式，结合无级变速装置降低因发条过紧造成的设备损坏，无须进行人工干预操作，便能在户外实现无监管下的高效切割手段，应用灵活，制作成本低。

4.4.1 技术关键

其技术关键包括以下几个方面：①阻止器利用风力上发条，无须外置电源或电池，环保便捷。②旋转装置、无极变速装置及发条组合使用，利用动能直接切割藤蔓植物触须，切割准确。③装置为全自动装置，全程无须人手干涉操作和监控，有效解放人手，降低企业人力成本。④装置无极变速装置能有效控制发条松紧度，防止发条过紧。

4.4.2 技术应用

对于供电本项目研制的藤蔓植物阻止器利用风力发电利用风力上发条，结合旋转装置及变速装置，带动刀片直接切割藤蔓植物触须，无须外置电源或电池，环保耐用，能有效保护户外电气设备的运作，降低因藤蔓植物的缠绕造成的设施设备受损，提供供电设备的可靠性及安全性。项目成员对本装置进行现场应用后，无须再进行现场藤蔓植物清理的现场，人工检修施工的开展速度比之前提高了两倍。获得了操作人员的一致好评。本装置的研制与应用提高了茂名供电局的相关工作效率，装置将计划推广到各个兄弟单位，同时也能应用于更多户外电气设备保护工作领域中，如图1所示。

5 体现效益

5.1 经济效益体现

本项目对于藤蔓植物阻止器的使用，实现了高效环保的使用效果。装置以来风力发电方式，动力系统稳定，可靠性及稳固性好，能很好地固定在拉线或抱箍上，并实现快速旋转切割，在各种天气情况下均可使用，无论从人力节省力度及劳动力消耗力度来说，对比传统的藤蔓植物清除方式均有着很大程度的功能优化。装置的使用将能提高企业的经济效益，提高工作效率同时减轻工作人员的劳动强度与额外劳动支出，通过多种性能测试获得优良的测量结果，保证线路供电可靠性，能在电网系统中得到有效的推广。

5.2 安全效益体现

本次研制的藤蔓植物阻止器的使用降低了生态环境的破坏和人工操作的劳动量，减少人员野外清除藤蔓植物时被蛇虫咬伤的情况。因此，降低了操作人员在施工现场的安全风险，延长设备的使用寿命。利用自然风带动装置运行，即使大面积使用也不会对环境造成污染负担，装置造价成本低，结构设计简单，维护成本低，操作方便，使用灵活可靠，有效提高企业的安全效益，满足电网可持续发展的需求。

6 结束语

在供电紧张的形势下，如何确保电网安全运行，直接关系到国民经济和社会发展的和谐发展。提高电力设施安全强度是电力系统中一项长期而艰巨的任务。本文提出的藤蔓植物阻止器，在优化户外电力设施保护工作上有着重要的意义。阻止器使用后能提高整体电力设施保护工作的安全标准，提供了环保智能化的解决方案，不但节省人力成本，不会造成生态破坏，并可作为同类型户外设施保护工作的技术研发参考，能有效推广至更多领域，能为企业创造更大的企业效益。

参考文献

[1] 张金政.藤蔓植物与景观[M].北京：中国林业出版社，2015.

[2] 徐曄春，吴棣飞.藤蔓植物[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3] 姚兴佳，宋俊.风力发电机组原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2020.

[4] 吴双群，赵丹平.风力发电原理[M].北京：北京大学出版社，2011.

[5] 蔡新.风力发电机叶片[M].北京：水利水电出版社，2014.

[6] 马宏伟，李永东，许烈.风力发电系统控制原理[M].北京：机械工业出版社，2020.