180°旋转升降式绝缘平台的研发及应用

王国驹 周文鹤 邢益弟 苏志刚 潘图

(海南电网有限责任公司海南输变电检修分公司 海南海口 570100)

带电作业代表10 kV及以下配电线路检修维护工作的发展方向，带电作业在提高供电可靠性方面发挥了重要作用。长期以来，维护10 kV 带电线路通常由绝缘斗臂车完成[1]，但在实践中，由于配电线路的地理和环境条件复杂多变，绝缘斗臂车经常无法顺利进入作业现场，导致带电检修维护工作受阻。因此，我国电力公司正在积极应用便携式绝缘平台进行配电线路带电检修维护，绝缘平台具有良好的绝缘、防坠落功能。新设备的应对带电维修提出更高的安全要求。此次设计的是一种集垂直升降、水平旋转为一体的绝缘平台[2]。适用于各种配置的10 kV 线路，使用灵活，安全可靠。该文简要介绍了该绝缘平台的设计思路和技术特点，并进行了应用试验，验证设计的可行性。

表1 绝缘平台的沉降变化

1 常用带电作业平台介绍

1.1 绝缘斗臂车

绝缘斗臂车传统的配电线路带电作业平台，但一般只能用于10 kV 以上的电力线路带电线路，绝缘斗臂车的铲斗、伸缩臂、管道等部件具备良好的绝缘性能，同时配备了接地线，在带电工作时能提供人体火线与大地之间的绝缘保护。其基本工作原理是通过液压系统控制伸缩臂转动和升降，电力检修人员可以直接在工作铲斗上进行作业。在实际使用中，绝缘斗臂车由于自身体积庞大，难以进入复杂地形的检修现场，地形和交通限制，且带电作业时的绝缘斗臂车的运行噪音较大，容易干扰作业指令的准确传达。

1.2 电杆固定绝缘平台

由于传统绝缘斗臂车对地形的适应性较差，目前的配电网维护工作中，固定式电杆绝缘作业平台的应用日益广泛。固定式电杆绝缘作业平台可直接安装固定在电杆上，电力检修人员爬上平台进行电力检修维护工作，此类绝缘平台不受地形限制，不但可以保证可靠绝缘，还可以让作业人员近距离进行电力检修维护工作。但由于平台固定，灵活度不够，影响施工人员的工作开展，很多情况下一次只能检修单相或相邻的两相线路，如想检修更多线路就需要拆装平台，费时费力，而同时使用多个平台虽然可以减少拆装平台次数，但会使检修工作复杂化，检修效率大大降低。

对上述两种主要绝缘平台的分析可知现有绝缘平台要么受地形、交通、周边环境等因素影响，要么拆卸繁琐，操作不灵活。因此，考虑到现有平台的优缺点，结合配电线路检修工作需要开发具有自动转向和升降能力的绝缘平台非常有必要，可以更好地满足10 kV以下线路检修工作需要。

2 旋转升降式绝缘平台的技术特色

该实用新型180°旋转升降绝缘平台通过上下抱箍固定在电线杆上，中、下这3 个抱箍包含支架和链条[3]。支架的一侧连接到链条上，另一侧连接到活动销上，通过导轨进行升降，导轨与上、中、下抱箍支架连接。该绝缘平台的主要技术特色如下：（1）可代替绝缘吊挂小车完成狭小空间内的带电作业任务，通过升降机构可以调整绝缘底座的高度，可将绝缘底座抬高到1.5 m。通过旋转机构可使绝缘底座以导轨为旋转轴水平旋转180°，提供了更加灵活的工作条件[4]。（2）采用分体可拆卸结构，单体重量轻，分解后便于携带。（3）使用电机完成绝缘平台的升降和旋转操作，操作灵活。（4）由于导轨和绝缘平台可分离吊装，可以节省安装时间。

3 绝缘平台材料的选定

该次设计的新型绝缘平台采用新型轻质树脂和尼龙绝缘材料打造平台绝缘管，采用轻合金高强度材料打造上、中、下抱箍，具有出色的绝缘性能和便携性。绝缘平台和绝缘管的绝缘材料是氟化环氧玻璃纤维增强塑料（FPR）。氟改性环氧树脂玻璃纤维（FPR）的绝缘性能符合GB 13398—2003、ASTM F-711—2001（美标）以及IEC61235—1993等国内外标准的相关技术要求[5]。将绝缘平台和绝缘管在水中浸泡170 h，加压至100 kV，测得泄漏电流不超过25 μA，表现出极好的电绝缘性能。

4 绝缘平台的主要功能

4.1 上下升降功能

抱箍的轴向丝杠为合金材质，通过手轮驱动丝杠旋转，带动定位齿盘转动，定位齿盘使绝缘部分上下运动。10 kV线路呈三角形布置时，三相线路的安装距离约为800 mm。目前常规绝缘平台的上升高度有一定的限制，也不能大角度旋转，而电力检修维护作业环境多变，因此，常规绝缘平台适用性不佳，新设计的绝缘平台采用齿轮转动、通过牵引绳、连接件使平台升降平稳[6]。

4.2 水平旋转功能

该绝缘平台抱箍上设有扁平齿轮盘，材质为合金，齿轮盘通过凸轮机构锁定或解锁，以使绝缘平台水平旋转或旋转后锁定。升降平台结构型材连接需均匀准确，连接可靠牢固，装配遵循YB3205规定。

4.3 可调试绝缘平台功能

该平台设有绝缘微型人字梯，位于绝缘平台台板上，作用增加高空稳定性帮助电力检修维护人员登高。

4.4 抱箍紧锁功能

通过合金材质锁链锚固件和棘轮收紧带式机构双重快装机构，使绝缘平台可以快速固定在不同直径的电线杆上[7]。

5 绝缘平台结构

180°旋转绝缘式高空作业平台可以在绝缘式斗臂车无法进入的区域高空带电作业环境，整体功能设计主要是能够与熔断器形成有效绝缘，可以灵活调整作业位置并安全固定在电杆上。图1为此次设计的180°旋转升降式绝缘平台结构。

图1 180°升降旋转绝缘平台结构

该平台的工作原理是导轨通过上、中、下抱箍固定在电线杆上，绝缘平台用固定螺钉连接上、下滑套，如果需要调整绝缘平台的高度，可以用电机驱动或手动工具转动升降机构的第一齿轮盘蜗，蜗杆驱动齿轮盘拉牵引绳，向上拉动滑套，实现绝缘平台升降，绝缘平台可升高1.5 m，到达调整高度后，通过齿轮盘的自锁特性进行高度固定[8]。通过旋转机构可以调整绝缘台的径向位置，即绝缘台相对于立杆的位置，用电机驱动或手动工具转动齿轮盘、齿轮盘转动，带动导轨移动，进而带动绝缘平台转动，绝缘平台可随导轨水平旋转180°。以导轨为轴转动调整绝缘平台相对电线杆的径向位置。

6 关键机构设计

6.1 绝缘平台

绝缘平台由环氧树脂制成，平台距离电线杆0.4 m处设有限位装置，可以防止电力检修人员过于接近电线杆，确保有效安全距离。绝缘平台附设一个垂直人字梯，可以方便电力检修人员王桑攀登0.4 m 高度，增加绝缘平台的灵活性。

6.2 支撑机构

整个绝缘平台和负载都位于支撑部件上，支撑部件由一个正支撑和两个对角绝缘斜撑件组成。绝缘斜撑采用环氧树脂制成，为绝缘平台及其负载提供可靠保护；正支撑连接升降机构和绝缘平台，主要负责保障绝缘平台的升降运动，避免绝缘平台升降时偏离导轨。

6.3 升降机构

升降机构组件包括牵引电机、滑轮、牵引钢绳、升降导轨和预锁件。牵引电机为升降机构提供动力。牵引钢绳的两端分别通过固定在电线杆上的滑轮与电机和绝缘平台连接。通过控制电机的正反转使绝缘平台沿升降导轨上下移动。升降导轨由2 m的两根绝缘杆间隔0.2 m 组成，可为平台提供上下1.5 m 的升降高度范围[9]。绝缘杆的末端被锁定，以防止失控的电机将绝缘平台滑出轨道区域。同时，与导轨关联的预锁装置在平台上下移动速度超出安全范围时能快速锁定电机，防止绝缘平台急剧升降，保障电力检修维护人员的安全。

6.4 旋转机构

抱箍、电机和传动机构等组成绝缘平台的水平旋转机构，抱箍齿轮盘通过凸轮机构锁定或解锁，以使绝缘平台水平旋转或旋转后锁定。平台与电杆固定部分采用小齿轮、抱箍啮合的结构，在旋转时，可遥控启动旋转电机正反转，驱动之轮盘转动，进而带动绝缘平台转动。

6.5 固定机构

绝缘平台配有专用链条抱箍，常规绝缘平台抱箍尺寸无法调整，而10 kV差动熔断器通常安装在各种类型的电线杆上，因此，此次设计的绝缘平台采用链条抱箍，由1 m链条、固定螺栓和连接三角板组成，可固定螺栓拧紧后可以固定在电线杆上，承重能力达250 kg。

7 绝缘平台试验

三相导线同步提升抱杆是为了弥补绝缘高架车不能达到地区的施工要求而设计的。在整体功能上，主要有与导线形成有效绝缘功能、提升导线功能、牢固安装在水泥杆上的固定功能。

7.1 静载试验

将该绝缘平台安装在电线杆上后，用钢丝绳在绝缘平台上施加小垂直向下的力，拉紧钢丝绳增加拉力，实时测量拉力。将经纬仪设置在距离电线杆12.7 m处，通过读取垂直偏角计算竖梯沉降值，试验原理具体见图2。

图2 静载试验

根据图2 可知该绝缘平台的受力过程，在钢丝绳拉力增加的过程中，绝缘平台的沉降变化见表1。

从表1中可以看出，钢丝绳拉力从最初的75 kN逐渐增加到最大4 450 kN时，在这个过程中，绝缘平台的总计沉降5.11 cm。当最终去除钢丝绳拉力时，环氧树脂绝缘台板具有优良的抗弯强度，可以完全恢复到原来的形状。

在整个静载试验过程中，平台没有出现明显的变形和损坏。以电力检修维护人员以及携带的工具材料总质量100 kg计算，安全系数为4.5，符合安全规定。

7.2 电气测试

根据电气保护试验项目和10 kV 绝缘工具标准，将本次设计的180°绝缘升降绝缘平台的环氧树脂材料，每段取0.4 m，分别施加45 000 V/min 的工频耐压，测试时间2 min，绝缘平台未出现击穿，闪络、过热，平台安全性满足要求。

8 结语

综上所述，10 kV 电力线路检修维护现场，常规的绝缘斗臂车难以达到，导致必须停电检修，带来比必要的损失。为解决这个问题，可带电作业的升降旋转平台得到广泛应用。此次设计的180°升降旋转平台具有很强的适用性，不受作业现场地形影响，可代替绝缘斗臂车等常规大型绝缘平台完成10 kV 带电检修作业，同时可以有效保证人员安全，提升供电质量。