输电线路树障通道清理栓绳设计分析

唐武强

摘要：随着输电线路的发展，树障成为影响线路安全的重要因素，因树障引发的线路闪络、林区火灾等事故频发，存在巨大的安全隐患。为了改善输电线路树障通道清理效率低下的问题，本文选择设计一款具有实用价值的栓绳装置，通过合理的结构设计和控制系统，从而穿过树障完成绕线动作，具有高效简洁、施工方便的特点，具有良好的使用价值和推广价值。

关键词：输电线路;树障通道;栓绳

引言

随着社会经济的发展和电力系统的改革，人们对于电能的要求越来越高。电力是国民生产的重要能源，但是随着电网的发展，输电线路和树木林业的矛盾越来越明显。输电线路建设过程中遇到树障，可能存在重大的安全隐患。极端天气下，风暴会刮倒树木，损坏周边输电线路设备，影响输电安全。树障放电会造成线路闪络、电网放电、树木起火等事故，影响电网运行。树障不仅会对输电线路造成不良影响，也会影响后续的电力抢修，给电网线路安全运行带来巨大挑战。为了确保线路安全运行，需要及时清理电力线路的树障，通过人工或机械的方式，清理超高树木，减少安全隐患[1]。当前输电线路树障的清理主要是选择人工方式进行清理，通过人工爬树，在高处修剪树障。但是人工修剪的方式作业效率低，施工风险高，人工成本高，而且人工修剪局限较大，不适用于复杂地形树障清理。本文在对输电线路树障危害分析的基础上，设计一种栓绳工具，可以用于输电线路树障通道清理，该方式效率高、施工便捷，具有较大的应用价值。

1 输电线路树障概况

1.1 输电线路工程概述

以某相机供电公司的输电线路为例，该供电公司的输电线路覆盖35-220kV的电压等级，其中7条35kV输电线路，全场44.2km，45条110kV线路，全场332.9km;32条220kV线路，签上554.5km。输电线路的复杂地区区域占全区域的65%以上，整个输电线路的维修人员共35人。经过树障的输电线路区域占全区域的27%，当前主要以人工清理方式为主。

1.2 输电线路树障问题

树障是危害输电线路安全稳定运行的重要因素，夏天树木生长快，而且夏天的暴雨天气会引发放电和树障跌落风险，引发线路跳闸。输电线路树障问题体现在：（1）树障跳闸与树线导电风险，输电线路树障存在导电、树障掉落等风险，引发跳闸危害;（2）安全问题，树障清理是解决树障问题的有效方式之一，但是由于一些树障所在区域环境复杂，树木内存在安全问题，树木内的毒蛇、马蜂等因素会对清理人员造成安全风险;（3）成本风险，树障清理过程中，由于树障清理风向高、树障清理与树木所有者存在利益纠纷等，会消耗很大的成本。

1.3 减少输电线路树障影响的方式

树障是危害输电线路安全稳定运行的重要因素，夏天树木生长快，而且夏天的暴雨天气会引发放电和树障跌落风险，引发线路跳闸。当前的输电线路路障清理方式主要为：（1）人工清理，选择人工清理，通过攀爬到高处，选择刀具切掉树障，从而减少树障带来的危害，但是人工清理方式效率较低，具有安全风险;（2）空中机器人清理，空中机器人搭载刀具的方式也可以清理树障，该方法效率较高，安全风险小，但是施工成本高，控制不够灵活，施工局限性较大，不适合推广使用;（3）选择高跨线路，高跨线路能够避开树障影响，但是高跨线路需要在原有的基础上进行改造，所耗费的时间成本和经济成本高;（4）栓绳绕线装置，选择灵活可控的栓绳绕过树障架设线路，成本低，效率高，而且施工灵活，适合多种复杂环境的施工[2];本文选择栓绳清理工具，探讨其设计方法和应用价值。

2 栓绳装置设计

传统的树障清理绕绳是通过人工攀爬或铁钩进行树干或树枝的固定，再进行绳索的拉动，用高枝锯进行截断。传统作业方式需要用手工完成，绝缘性无法保证、树枝较粗时，需要爬到高处进行作业，既费时费力，又增加作业风险。在传统作业方式的原理及基础上，本文设计一种由横轴、左侧装配支架、右侧装配支架、手动拉柄和绝缘伸缩杆共同组成的绝缘自动拴绳器。绝缘自动拴绳器在横轴的带动下，实现合拢张开动作，从而套进树障，便于拉动树干及树枝。该装置由于配置了底部可变行程装配架，所以对于直径小于30CM的树干树枝，不用调整整个装置，即可直接用于套取树干。通过可变长度的绝缘伸缩杆，既保证了作业时的绝缘保护，又便于在≤4米高度随意使用。

2.1 横轴的设计

选择不锈钢片材质，不锈钢钢片的规格为2MM×4MM×30CM的双侧钢片，将钢管切割并且打磨后，形成长度为300mm的钢片连接件，两端侧在钢片内壁进行连接，形成横轴。横轴用于整个装置的套线支撑结构。需要在左侧装配支架和右侧装配支架上布设固定螺栓、支撑整体装置结构[3]，为了保证扣紧以及张开动作顺利，横轴应该结构稳定，无瑕疵，在一段边缘打上宽度为5mm的槽，下板可以用于横轴回位。

2.2 左侧装配支架设计

根据栓绳设计需求，左侧装配支架是由不锈钢板切割而成。整体形状为半U型结构，左侧支架上端有进深30MM横轴运动沟槽。半U型底部设计齿轮固定装配孔，其设计关系到整个装置的可变行程的精准度。在套线过程中，通过手柄拉杆往前伸出，当横轴运动的时候，执行结构合拢，实现绕线操作。如果横轴往反方向运動，执行结构张开，可以退出树障，从而将绳索缠绕树干。需要利用左侧及右侧装配支架、手柄拉杆，确保准确控制。

2.3右侧装配支架设计

根据栓绳设计需求，右侧装配支架是由不锈钢板切割而成。整体形状为半U型结构，右侧支架上端有进深30MM横轴运动沟槽。半U型底部设计齿轮固定装配孔，其设计关系到整个装置的可变行程的精准度。在套线过程中，通过手柄拉杆往前伸出，当横轴运动的时候，执行结构合拢，实现绕线操作。如果横轴往反方向运动，执行结构张开，可以退出树障，从而将绳索缠绕树干。需要利用左侧及右侧装配支架、手柄拉杆，确保准确控制。

2.4 手动拉柄设计

手动拉柄安装在横轴左侧，与横轴形成一体。在使用中，横轴在顶到树干时，横轴向装置内侧移动，手动拉柄同时拉紧绳索，横轴移动时将树干套入装置内，在手动拉柄拉动的作用下，可以进行执行结构的张合。为了保护设备，减少摩擦，手动摇柄和执行机构有调整垫片，可以用于调整高度，方便力的传递[4]。

2.5 设备组装

将设计好的横轴、左侧装配之间、右侧装配之间、手动拉柄、绝缘伸缩杆等进行组装，每个装置之间留有螺栓孔，由螺栓紧固设备，形成完整的栓绳设计。整体栓绳设计简单，结构紧凑，需要通过校验分析其实用性。

3 栓绳装置应用研究

3.1 装置校验

栓绳装置的设计目标在于利用横轴穿过树障，从而完成绕线动作，装置的具體工作过程如下：（1）穿线，将需要绕线的树干顶在横轴处，横轴机构处状态为右侧向下移动张开的状态，将树干顶入装置U型区域内;（2）拉动手动拉柄，横轴右侧回位，整个拉线装置在完成树干套入的动作后，拉动手动拉柄及绝缘杆，整个装置向离开树干方向拉动，横轴左侧移动，绳索随拉线装置一同离开树干，拉着绳索到达预定位置;（3）绕线，横轴拉着绳索到达预定位置，在轴的作用下，执行机构张开，带着线路绕过树障，完成绕线动作;（4）结束动作，完成绕线后，将立杆收回，继续下一阶段的绕线动作。总体而言，该方法可通过执行机构通过树障以完成绕线，而且利用手动摇柄、轴承等控制执行机构位置，确保绕线过程准确，减少树障的影响[5]。整个栓绳装置部件均紧密相连，由手动摇柄连接成为一体结构，能够在手动拉柄带动下完成绕线。从应用来看，整个绕线过程用时在30s左右，工作效率高，绕线效果好

3.2 应用效果

利用栓绳装置进行线路清障，可用于线路的架设、线路的修补等。通过将拴绳装置用于树障的输电线路，研究显示：（1）将拴绳装置用于输电线路的检修，施工效率高，绕线效率高，减少绕线时间，而且减少了绕线工作强度;（2）降低成本，通过拴绳装置，可以绕过树障的影响，减少了因为树障清理而引发的风险，也减少了树障砍伐赔偿损失，提升输电线路安全。通过拴绳装置，可以减少输电线路树障的影响，规避树障清理人员的人身安全，具有较高的实用价值和推广价值。

4 结语

本文对输电线路绕线器进行改进，设计了一种新型的拴绳装置，该装置能够用于树障区域的输电线路绕线动作，施工效率明显改善。拴绳装置结构紧凑、操作简单、安全有效、绕线动作流畅，提升树障清理效率，具有广泛的推广价值。

参考文献：

[1]黄维，黄志都，王乐，等.架空输电线路走廊树障隐患动态管理及预警分析[J].广西电力，2017，40（03）：39-42.

[2]刘赫，程运来，刘博.输电走廊树害隐患分析及植被管理策略研究[J].黑龙江电力，2019，41（01）：64-67.

[3]马云，李云，白新虎，等.输电线路廊道树障问分析及处理措施[J].工业，2017（1）：151

[4]刘世林.浅谈防止高压输电线路树障事故的对策[J].中国高新技术企业，2015（36）：135-136.

[5]胡彬，周宗国，杨时宽，等.输电线路走廊树障清理相关技术分析[J].民营科技，2018（09）：126-127.