配网带电作业升降抱杆绝缘梯的研制

2020-03-26廖海铭1韦增靖1涛1蔡志国

技术与市场 2020年3期

廖海铭1，韦增靖1，孙涛1，王伦，蔡志国

(1.广西南宁供电局，广西南宁 530000；2.武汉华仪智能设备有限公司，湖北武汉 430000)

0 引言

随着供电可靠性的高要求和配网带电作业的普及与发展，农网开展带电作业已经成为常态。一般架空线带电作业必须借助登高装置才能到达作业高度，而对于许多乡间主道或者城市小道的情况下，带电作业绝缘斗臂车无法进入，或进入后无法展开，影响了带电作业项目实施。

目前国内开展农配网在特殊地形开展带电作业主要依靠绝缘脚手架和履带车式登高车。绝缘脚手架对作业地面平整度有极高的要求，且四角支撑点对地面宽度有一定的要求；组装和拆卸比较繁琐，费时费力，影响作业效率。履带式登高车对地面的平整宽容度较高，但底盘支腿同样需要较宽的路面，且主要在于其售价非常高，不容易大范围推广。

所以研发实用、便捷性较高的登高装置可以有效的帮助农配网开展带电作业项目。

1 升降抱杆绝缘梯设计方法

1.1 设计

配网线路中，电杆常规尺寸及埋深见表1所示。

表1 电杆常规尺寸及埋深

由表1计算得出登高装置最高需达到12 m。考虑到升降梯在绝缘性能满足的情况下要保证一定的机械强度，故选用玻璃钢作为主体材料，杆身尺寸为30 mm×70 mm、厚度4 mm，踏板尺寸为22 mm×56 mm、厚度4 mm，踏板与杆身铆接而成。梯子宽度45 cm，单节梯3.3 m，共4节，其中2节现场通过包覆件(玻璃钢)连接成上段，另外2节用同样方式连接成下段，上下段内侧为滑槽限位连接方式。结构见图1所示，材料属性见表2所示。

图1 升降梯结构

表2 材料属性

1名工作人员上梯作业，其自重加上所携带的工器具及配件合计100 kg负载，对模型进行网格化后实施1 000 N的负载力，其应力、位移、应变受力分析如图2所示。

图2 应力、位移、应变受力分析

分析数据如下表3所示。

应力1分析：

Vmax=4.187 e+06 N/m2<1.38 e+08 N/m2即最大应力点小于材料的许用应力，故满足应力要求。

位移1分析：

Umax=4.304 e+00 mm<5.724 e+00 mm即最大位移点小于材料的许用位移，故满足位移要求。

应变1分析：

Emax=1.931 e-03<2.25 e-03即最大应变点小于材料的许用应变值，故满足应变要求。

表3 分析数据

1.2 抱杆装置设计

升降梯上段顶部设有绝缘操作平台，材料为环氧树脂浇注板，登高梯每段设有2个抱杆装置，共4个，使用收紧装置与电杆抱合紧固连接，抱杆装置结构见图3所示。

图3 抱杆装置结构

抱杆装置主要作用是将升降梯与电杆连成一体。将梯子受力大部分转移到电杆上，增加作业人员在梯子上作业的安全性。

2 底盘结构设计方法

为了保证依靠绝缘抱杆梯进行作业的方便性，特别在梯子下部设计了移动底盘。

2.1 底盘设计

底盘结构类似四轮小车，底盘前轮为直径400 mm的万向马车轮，后轮为直径700 mm的定向马车轮，总体满载承重可达600 kg，两侧上部设置有长杆扶手；主体材料为热轧钢成型，前端中间设置有抱杆装置，圆弧直径400 mm，连接方式为长螺杆抱杆固定，两侧下沉处装有两套液压推杆装置，行程500 mm，推杆连接处带有连杆套筒底座，通过控制液压推杆动作可使得连杆套筒从倒伏状态运动至竖直状态；尾端设置有伸缩加长式支撑杆，支撑杆上有螺栓孔，用于支撑升降梯3 m处的承力点，尾端下沉处设置有控制箱。

2.2 电动液压系统设计

绝缘抱杆梯总重量为70 kg，未升起前长度6 m，为了将如此重量和长度的梯子快速由倒伏状态变成垂直状态，我们设计了电动液压系统辅助动作。系统电源选择24 V直流供电动力电池。液压模块电机选择2.7 kw、转速2 600 r/min的直流电机。液压泵在满负载额定转速下液压泵的排量V=25 mL/r，泵的压力p=20 MPa。连杆套筒从倒伏状态运动至竖直状态所需时间为90 s。遥控电机工作时，驱动液压泵从油箱吸油，过流到单向阀同时采用压力推动液压缸，在活塞作用下推动液压推杆装置，压力传导到连杆套筒底座从而使得升降梯直立；升降梯工作完成后，遥控电机使得液压油在节流阀和溢流阀的控制下，从电磁阀流回油箱，继而活塞回缩行程，升降梯从竖立状态变为倒伏状态。