高空接线作业中的绝缘杆缺陷及优化方案

吴永文

（广东电网有限责任公司肇庆供电局）

0 引言

随着城镇化建设的逐步加快，我国架空线路数量呈爆发式增长。上述线路敷设和接线检修时高空作业难度大、风险高，往往借助绝缘杆及相关辅助装置展开作业［1］。传统绝缘杆杆体较重，使用时需直接与线路接触，一旦绝缘不良或操作不当，非常容易造成绝缘杆坠落、绝缘杆带电等，严重威胁了高空接线作业安全。如何进一步调整绝缘杆材质，优化绝缘杆性能已经成为新时期人们关注的焦点。

1 问题分析

电力系统中经常需要对各种高空设备进行试验，根据不同的试验项目，往往需要使用伸缩绝缘杆辅助接线［2］。现阶段接线绝缘杆接触接头时常接触不良，同时伸缩过程复杂，大多通过多节绝缘杆连接而成，质量大，伸长至所需长度时往往很难控制方向，使用非常不便。

尤其是在变电场检修时，大多要持续移动绝缘杆的位置，很容易产生触碰、脱落等问题。上述长绝缘杆在使用时稳定性不佳，易接触周围带电设备，存在一定的人员触电风险，还易造成周围带电运行设备的损坏，降低电网供电可靠性［3］。因此，对于绝缘杆的使用必须谨慎处理。

针对目前绝缘杆不能满足现场工作需要的难题，本项目研发一种可伸缩高空接线绝缘杆，重点对杆体材质和接头性能进行调整。具体如下：

（1）杆体材质。采用两种不同材料组成，分别是市面常用的玻璃纤维杆和碳素杆，在保证绝缘杆绝缘等级的情况下，有效降低绝缘杆重量［4］。

（2）接头性能。采用驱动电机远程控制，根据末端显示器中的图像信息自动调整线夹夹紧程度，直至高空接线任务完成后，遥控松开线夹［5］。

上述轻便型高空接线伸缩绝缘杆能用于不同电压等级，不同高度的设备试验辅助接线，配合电机控制伸缩及接头的夹紧，实现便捷快速的试验工作，同时不会对设备与试验仪器造成损伤，同时降低人员作业风险，保障人身安全和电网安全，值得深入研究和拓展应用。

2 技术方案

2.1 设计思路

在传统绝缘杆基础上设计的高空自动接线装置主要由工作头、杆体和手持部分组成。其中，工作头应易于拆卸且适用于不同高空接线作业情景；杆体应易拆卸／连接，轻便易携带，且绝缘安全性能良好；手持部分可远程控制杆体伸缩和线夹夹紧，从而使人员在地面也能够进行高空接线操作，快速完成高空接线任务，具体如下：

（1）工作头。头部设置为卡扣型，可根据作业需求配置钩头、夹具、拉杆等。在设计时应制作绝缘头，避免接线过程中由接头带电引起短路、接地等。工作头与自动控制装置连接，保证钩头、夹具、拉杆等在高空接线作业时可准确就位、精确操作，从而全面提升高空接线的时效性。

（2）伸缩杆。采用常见的笋型伸缩杆结构，拉伸到指定位置后，外锁扣自动卡紧。材质以轻便的玻璃纤维杆和碳素杆为主，两者之间通过螺纹进行连接，从而使杆体稳固插入并固定。绝缘杆外部应选用高性能绝缘材料，做好杆体的绝缘保护。

（3）手持部分。包括显示屏和控制器，前者可直接通过与电力系统联网获取高空接线作业情景，显示接线操作时的线夹情况、接线情况等；后者可通过内置电机与伸缩杆和线夹连接，分别控制伸缩杆自动调整高度，并控制线夹到指定位置后夹紧接线，从而达到远程遥控的效果，避免人员高空作业［6］。

2.2 装置结构

本次设计的轻便型高空接线伸缩绝缘杆适用于高空设备检修试验工作，其结构包括绝缘材质伸缩杆、碳素材质伸缩杆、线夹，如下图所示。

图 轻便型高空接线伸缩绝缘杆

（1）工作头。为满足使用需求，工作头采用“螺纹＋卡扣”方式与伸缩杆固定，可通过螺纹旋拧，直至卡扣进入到卡口中，从而达到工作头稳固的双重保护效果。同时，为保证接线效果，本次设计高空接线作业专用工作头，由上下活动线夹、力矩支架和驱动电机组成。具体如下：

1）上下线夹一侧通过滑轮固定在力矩支架上，另一侧相互连接。滑轮位置应根据作业需求进行调整，以保证上下线夹能够正常咬合。

2）力矩支架采用杠杆受力原理，末端通过驱动电机控制，从而带动上下线夹开合，进行高空作业接线操作。

3）驱动电机采用小型直流电机，可固定在绝缘支架台上，接线由伸缩杆直接与手持部分控制器连接，从而达到远程控制的效果。

（2）伸缩杆。使用碳素伸缩杆作为接线杆延长部分，减轻装置重量，便于使用；底端绝缘伸缩杆部分使用保证安全的绝缘材料，同时设定护环作为提示，使用时接触部分不要超过护环；绝缘伸缩杆与碳素杆通过螺纹进行连接，能使杆体稳固插入并固定；绝缘杆为绝缘包裹材料制成的杆体，坚固且绝缘，安全可靠。具体如下：

1）杆体采用下大上小的笋型结构，通过4节伸缩管和内锁扣形成自动旋拧的可伸缩杆。内锁扣与手持部分的按钮连接，在按下按钮后，可顺时针旋出或逆时针旋进伸缩管。达到指定高度后，松开手持部分按钮，可固定伸缩杆。同时，为了降低高空接线作业难度，本次设计过程中还设置自动伸缩结构，将杆体与电机连接，通过电机转动带动杆体旋拧。

最内部伸缩管与工作头连接，采用绝缘性能较强的玻璃纤维杆，外侧的3段伸缩管均采用碳素杆，各伸缩管由内向外依次套设，任意两个绝缘杆之间均可以轻便旋转。尤其是从上到下的第1个伸缩管和第2个伸缩管间，必须保证管隙无卡涩，否则很容易摩擦螺纹，影响可伸缩绝缘杆正常使用［7］。

2）最外部伸缩管外涂刷高性能绝缘材料或设置专用绝缘保护套，最大限度提升装置的绝缘性能，使其在操作过程中触碰线路后起到良好的绝缘保护效果。必要时还需要设置接地装置，如加装接地线、连接接地网等，从而避免由杆体带电引起的人员伤亡［8］。

（3）手持部分。该部分设置绝缘保护套，加装显示屏和控制器，以便于人员直接在地面上操作。具体如下：

1）显示屏支持无线通信，可与电力系统通过Wi-Fi网络、5G网络等连接，或与无人机交互，获取高空接线作业区域的实时图像和作业信息。同时，还可与驱动电机连接，显示扭矩信息、收缩速度等，以便于为高空接线作业提供可靠参考依据。

2）控制器支持无线通信，可与驱动电机直接通过控制线连接，根据控制面板中的上升、下降、夹紧、松开四个按钮，快速控制可伸缩杆和线夹，高质量、高效益地完成高空接线任务。同时，控制面板中还可自动输入参数，根据参数要求自动调节伸缩速度和夹紧情况，大大降低了人工操作难度。

3 效益评估

3.1 优势分析

本次设计的轻便型高空接线伸缩绝缘杆采用分体式结构和自动控制装置，有效弥补了传统绝缘杆高空作业时杆长过长、杆体过重、绝缘不良、接头松动等缺陷，其优势非常明显，主要体现在：

（1）分体式的结构，实现固定、伸缩、试验接线于一体，适用于多种场景下的检修试验接线工作，无需登高接线，省时省力。

（2）碳素杆与绝缘杆相结合，减轻装置整体质量与稳定性。

（3）杆体采用绝缘包裹材料，提高了操作的安全性。

（4）碳纤维作为材料进行制作，具有质量优、强度高、弹性好、耐摩擦、耐腐蚀等特点，延长绝缘杆使用寿命，减轻绝缘杆质量。

3.2 应用效果

本次设计的轻便型高空接线伸缩绝缘杆投入使用后，可将相邻杆塔间的高空接线时间由原来的1h缩短到10min以内，工作效率提升至原来的5倍，大大缩短了传统人工作业时间。同时，在使用装置的近半年以来，我单位未出现1起由绝缘杆过重、绝缘杆晃动等引起的接线事故，其设计简单、材料易购、成本较低，减少了不必要的资源损耗和人力损耗，安全效益和经济效益显著。

通过本项目研制的一种可伸缩高空接线绝缘杆的使用，能有效优化绝缘杆在试验中的使用过程，使操作人员能安全快捷地完成电力各项测试试验，保障试验快速可靠的完成，解决了目前绝缘杆难搬运、难操作的问题，降低了测试过程中的人身与设备风险，具有很好的实用价值。本成果不但适用于试验场所，还能推广至更多需要高空作业，需要使用绝缘杆的行业中，应用场景广泛，推广价值高。

4 结束语

高空接线作业对绝缘杆材质性能要求较高，需针对不同作业环境不断更换绝缘杆工作头，调整绝缘杆伸缩长度等。在轻便型高空接线伸缩绝缘杆设计过程中，应在绝缘安全指标和操作便捷需求基础上，不断调整可伸缩结构和夹紧装置，配合自动控制系统改善高空接线作业的可靠性、稳定性和时效性。同时，还要不断优化绝缘杆材质性能，选用绝缘安全性能良好且材质轻便的新型材料，使杆体在应用过程中更加平稳，易于固定，达到良好的辅助作业效果。