一种适用于配电架空线路柱上设备的多功能绝缘操作杆

国网北京市电力公司海淀供电公司 吴 钢 胡家欣 丁燕鹏 北京吉源普惠科技发展有限公司 孙琦硕

10kV配网架空线路柱上设备包括配电变压器、JP柜、电压互感器、负荷开关、计量表记等设备，周期性的运维检修工作可保证配网的稳定性与安全性，可以更好地为人们日常生产生活提供帮助。

柱上配电变压器及JP柜按行业规程安装位置距离地面3m以上，运维人员操作变压器和JP柜时需登杆操作。登杆前运维人员需要进行登高防护用品的穿戴，登杆后距离变压器等带电设备较近，与带电设备安全距离不容易掌控，导致各种操作十分不便捷。较高的操作位置、与带电设备较近的距离都给这项工作增加了安全风险。此外，运维人员进行隐患排查时还需登高清除带电设备缠绕的异物；在进行柱上设备缺陷及铭牌信息收集时，需要拉近拍摄距离才能使图像清晰。并且夜间操作时还会有照明的需求。近年来，为全面推进台区标准化建设，提高配网运维管理效率，JP柜等架空线路柱上设备安装量逐年上涨，使得登杆操作方式所带来的高空坠落、误触带电部位和电弧灼伤等风险更加显著，作业方式急需调整。在实际工作中，满足安全标准的柱上标准配置的操作工具存在便捷性低、功能缺失的情况，作业工器具急需进行改进。

传统绝缘操作杆满足绝缘性能的要求，常用于架空线路刀闸的拉合，但功能较为单一。因此，现有文献多是以绝缘操作杆为基础对杆头进行改进：文献[1]研制了一种低压空气开关绝缘操作杆，延长操作人员与故障点之间的安全距离；文献[2]提出的多功能绝缘操作杆将验电和操作线路刀闸的功能合二为一；文献[3]提供一种多功能便携式绝缘工器具，实现输电线路带电清除导线异物工具、全角度便捷式导线接地线悬挂工具、验电器有机集成；文献[4]提出的多功能绝缘操作杆采用了“U+r”结构，具有验电、折断树枝、照片拍摄和照明等功能。但现有文献对绝缘操作杆的改进均未涉及JP柜低压开关的可靠开合。

因此本文以绝缘操作杆为基础，研制了一种适用于配电架空线路柱上设备多功能绝缘操作杆，使得运维人员能够站在地面远距离操作JP柜低压开关、进行异物清除、照片拍摄，同时实现夜间照明，保证电力企业工作人员的人身安全，提高事故抢修效率，满足配网架空线路柱上设备运维工作的便携性。

1 功能需求分析

1.1 操作JP柜低压开关功能需求

JP柜全称配电变压器综合配电箱，属于10kV配电柱上变压器台区配套设备。0.4kV线路的计划检修、事故抢修和运行处缺工作中，需通过JP柜低压开关完成断电和送电操作。采用绝缘操作杆在地面对JP柜低压开关进行远距离拉合时，杆头的光滑曲面与开关扳手属于线接触，容易出现滑脱和误操作的现象。因此，为实现低压开关的可靠开合，需要绝缘操作杆杆头存在平面结构，能够实现与开关扳手大面积接触，同时考虑开关扳手在闭合和断开状态下与垂直平面形成的不同角度。此外，考虑到低压开关位于JP柜内，施力方向应无柜体、横担等柱上设备的遮挡。

1.2 拍摄功能需求

在10kV线路运行维护中，工作人员需要对巡视过程中发现的缺陷进行拍照收集，并能够清晰读取记录柱上设备的铭牌信息。部分运维人员为了省时省力，采用手机进行远距离拍摄，但拍摄效果通常不够理想，画面清晰度低，且部分角度存在遮挡，无法在地面直接进行拍摄。为获得清晰的图像信息，可将拍照设备固定在绝缘操作杆头上，从而拉近拍摄距离，实现多角度拍摄。拍照设备外形需轻便小巧，装设在操作杆头上方便人员控制。拍照设备应配备蓝牙功能，操作人员能够在地面通过手机进行观察和抓拍。

1.3 异物清除需求

及时处理柱上设备误缠绕的异物是配网架空线路日常维护的重要工作。在大风天气，经常会有风筝线、塑料袋等缠绕至设备上；春夏季节，植物茂密生长也会导致与设备的距离过近，如不及时清理，当大雾或是雨雪天时异物绝缘强度降低，极易导致线路短路，引发线路跳闸。传统异物清除办法需要登高采用手锯割断，或使用绝缘操作杆将缠绕物挑拨下来，效率低、工作量大。为实现远距离清除异物的功能，可将特制的手锯固定在绝缘操作杆杆头，且方向与杆体方向一致，便于运维人员操作。

1.4 照明功能需求

紧急情况下进行夜间运维工作时，人员手持照明设备无法完全覆盖到柱上设备，光源从地面照射不仅亮度不够，还容易在设备上形成阴影，影响工作效率。因此，近距离光源对于夜间操作是很有必要的。照明功能既可以独立存在，但更需要的是为操作JP柜低压开关、照片拍摄和异物清除时提供照明辅助。因此，照明设备需保证能分别与上述三种功能同时安装于绝缘操作杆杆头，其安装位置需与各个功能结构相配合。

现有绝缘操作杆无法满足上述四种功能，因此需要对绝缘操作杆杆头进行改进。考虑到电气设备操作工器具严格的绝缘要求，需设计一款不破坏绝缘操作杆原始结构，且可转换功能的模块固定在绝缘操作杆杆头，在进行相关操作时可对模块上的功能设备进行快速的进行更换，同时在实现各项功能时能更加的便捷。

2 多功能绝缘操作杆

2.1 总体结构

本文研制的适用于配网架空线路柱上设备的多功能绝缘操作杆主要是由三部分结构组成：杆体、转换模块和功能结构。其中，功能结构包括JP柜低压开关操作结构、异物清除结构、拍摄结构、照明结构。杆体选择的是绝缘操作杆，电压等级10kV、长度3m，符合行业规范的生产标准，并且能够出示在保质期内的绝缘检测报告。

固定模块应根据绝缘操作杆杆头的结构特性和四大功能的需求进行设计，实现杆头与功能结构的紧密连接，同时实现功能的自由转换。JP柜低压开关操作结构需增大与开关扳手的接触面积，防止滑脱现象。异物清除结构采用特制手锯固定在转换模块上，实现柱上设备异物的快速清除。拍摄结构采用轻巧便捷的摄像头设备，便于操作人员来控制。照明结构以体积小功率大为原则，为夜间工作提供良好的光源。

2.2 转换模块

转换模块起到了连接绝缘操作杆和功能结构的作用，提供一个稳固的固定平台。目前绝缘操作杆杆头的固定方式有两种，一种为螺纹固定，另一种为螺钉固定。对于螺纹固定方式的杆体，可以制作带有相同螺纹接口底座的转换模块进行固定，其制作工艺较复杂，需要建模浇筑，螺纹的制作需与原始杆头保持高度一致，因此生产成本较高，且对螺钉固定方式的杆体不适用。对于螺钉固定方式的杆体，转换模块的底座无需制作螺纹，但采用螺钉固定后，更换杆头不够便捷，并且改变了绝缘操作杆的原始功能。为了节约制作成本，保留绝缘操作杆的原始功能，扩大适用范围，能够实现对大部分现有绝缘操作杆的改造，本文决定采用抱箍式的固定方式。

转换模块需要穿插在杆头上才能实现抱箍式固定，同时杆头结构对转换模块起到限制位移的作用，进一步保证了模块的稳定固定。考虑到固定功能结构需要具备较大面积的平面结构，因此，本文提出了“U+I”结构的转换模块，使用螺栓和螺母将U形板和I形板紧密固定在杆头上。U形板和I形板上均进行开孔处理，使得功能结构能够通过螺栓和螺母进行固定。

2.3 功能结构

转换模块用以连接杆体和各功能结构，多功能绝缘操作杆的具体实现方式如图1所示。

JP柜低压开关操作结构。为提高远距离操作的可靠性，避免滑脱现象的发生，操作结构需增大与开关扳手的接触面积。JP柜低压开关扳手在断开和闭合状态下，均与垂直平面呈现60°的锐角。考虑到最省力的施力角度为垂直向下，因此，操作结构需要在U形板两边固定向外开口30°的平面弯板，如图1中结构a所示，朝上的弯板用于闭合开关，朝下弯板用于断开开关。断开开关时，将操作弯板搭接在开关扳手上，向下拉动杆体直至开关可靠断开。闭合开关时，将操作弯板固定在转换模块U形板上板边缘，向上推动杆体直至开关可靠闭合。

异物清除结构。架空线路柱上设备在实际运行中经常受到外界环境干扰，异物缠绕和树枝触碰是导致线路短路的主要原因。因此，当柱上设备缠绕异物或周围树枝距离过近时要及时进行清除，消除隐患。异物清除结构如图1结构b所示，使用尺寸较小的手锯并在手柄部位开孔，通过螺栓和螺母固定在I形板上方，刀尖方向延杆体向上。使用时对准需割锯的异物，前后推拉绝缘操作杆直至异物清除。

拍摄结构。根据转换模块的结构，拍摄结构应固定在U形板上方，受限于转换模块的尺寸大小，拍摄结构应使用配备蓝牙功能的小型摄像头，通过螺栓和螺母固定在转换模块上，如图1结构c所示。拍摄前启动摄像头与手机蓝牙配对，连接成功后进入拍照模式，再将摄像头固定在转换模块上，手持绝缘操作杆对准需要拍照的部位，点击手机拍照按键即可完成照片或视频的拍摄。

照明结构。当照明结构与其余三项功能结合使用时，应根据功能的视觉特点进行灵活布置，如图1结构d所示。与JP柜低压开关操作结构结合使用时，照明设备固定在U形板上板面，弯板的后方；与异物清除结构结合使用时，照明结构应固定在I形板上，位于异物清除结构的下方；当与拍摄结构结合使用时，应布置在拍摄机构所在位置的前方，以提供充足的光亮。

3 实例应用

多功能绝缘操作杆制作完成后进行了现场测试，操作人员全程站在地面操作，避免了登高的危险，与带电设备保持3m以上距离。操作JP柜低压开关时，能够一次成功，没有发生滑脱现象，开关可靠动作。异物清除工作中，平均割锯一根细小树枝仅需2分钟。在柱上设备近距离检查缺陷时，对缺陷部位进行近距离拍摄，图像清晰，耗时明显减小，提高了缺陷收集工作的效率。夜间巡线及抢修时，照明结构可为各项功能提供充足的光源。

综上，本文针对10kV配网架空线路柱上设备运维检修工作的实际需要，研制多功能绝缘操作杆，绝缘杆结构稳固，成本低，在保留杆体原始功能的情况下实现了JP柜低压开关的开合、清除异物、拍摄照片以及照明功能，增强单体绝缘工器具功能。

研制配网架空线路柱上设备多功能绝缘操作杆已推广使用，实际使用效果表明，该多功能绝缘操作杆可以增大了操作距离，提高了操作人员的安全；操作JP柜低压开关时可一次成功，避免了滑脱现象的发生；大大缩短了异物处理时间，提高异物清除工作效率；开发了近距离照片拍摄功能，可以获得清晰的缺陷照片和铭牌信息照片，改变了信息收集的方式；有了照明功能的辅助，解决了夜间巡视时对柱上设备的操作和缺陷搜寻工作。本文提出的配网架空线路柱上设备多功能绝缘操作杆携带方便，使用便捷，可自由转换功能，具有很强的实际工程使用价值。