新型适合输电线路专业组合工具研发技术原理分析

于从生 赵志刚

摘要：绝缘子更换是输电线路检修工作中的基础内容之一，在操作过程中需要用到多种绝缘子插销，导致携带工具较多，在一定程度上增加了工作难度与风险。对此，针对绝缘子作用研发了一种重量轻、携带方面、实用性强的输电线路专业组合工具。新型适合输电线路专业组合工具主要由一字螺丝刀、R销取销器、W销取销钳、套筒扳手构成，基于科学设计，具备了操作方面，灵活作业特征，同时组合工具便于携带，可满足输电线路检修绝缘子插销需求。

关键词：输电线路;组合工具;技术原理;工具研发

1引言

输电线路检修在电网安全与稳定运行中发挥着至关重要的作用，是电网运行维护重点内容。在输电线路检修过程中，受线路运维时间、线路检修次数、绝缘子组连接方式等因素影响，可能涉及多种绝缘子型号，需要应用到不同类型绝缘子插销工具。而在高空作业情况下，携带工具较多不仅增加了工作难度，也提高了作业风险，延长了工具替换利用时间。研究表示，取插销效率与绝缘子更换效率存在直接影响。为及时、有效、安全更换绝缘子，研究从专业工具创新角度出发，研究了一种适用于输电线路绝缘子更换的新型组合工具，以下为该工具研发与应用说明。

2输电线路专业组合工具研发需求分析

基于我国电力事业的高速发展，输电线路建设规模不断扩大，对输电线路运行维护提出了更高要求。由输电线路组成结构可知：输电线路主要由导线、绝缘子、杆塔、金具、接地装置、挤出装置、拉线、避雷装置等构成[1]。其中绝缘子主要是通过支撑导线或悬吊导线，使导线与杆塔绝缘，以保证输电线路安全、稳定运行的构建（如图1）。输电线路运行期间，绝缘子长时间受工作电压影响、导线自重影响、雷电风雪影响、环境温湿度变化影响、外力因素影响等，易出现损坏，制约自身性能发挥，影响输电线路运行安全。因此，在输电线路运行维护过程中，应高度重视绝缘子检修。

基于经验归纳与总结发现，输电线路绝缘子检修过程中可能会遇到不同类型绝缘子，这与输电线路运行时间、输电线路运行维护次数、输电线路绝缘子使用要求等相关。而绝缘子类型不同，所使用的检修工具也不同。通常一个绝缘子组中，包含多个绝缘子，每个绝缘子按照头尾衔接方式连接，为保证连接牢固、稳定，绝缘子进行了插销固定。因此，取、装插销是输电线路检修绝缘子更换重要内容之一，也是输电线路检修绝缘子更换难点所在。目前，绝缘子取、装插销过程中，较为常用的工具主要有扳手、W销取销钳、R销取销器、一字螺丝刀等[2]。为满足输电线路绝缘子更换作业需求，工作人员需要尽可能全的携带相关工具。这导致高空作业携带工具多，工具更换困难，取插销进程缓慢，并在一定程度上增加了高空作业风险，限制了输电线路运行维护工作质量、效率与安全水平提升。

组合工具是一套由不同类型、规格、现状、作用的标准工具组成的专业工具系统，在使用过程中可根据实际需求从中选择适宜的工具进行作业，以提高作业简便性、快捷性、安全性。针对输电线路检修中绝缘子更换要求，在借鉴输电线路检修工具研制技术基础上，结合绝缘子更换现状，研制一种适用于不同类型绝缘子取插销的新型专用组合工具。该工具需要满足以下要求：（1）携带方便，使用容易，操作简单;（2）可满足多种类型绝缘子更换需求，将常用工具涵盖其中;（3）适合高空作业，携带与使用安全性高;（4）制造成本可观，工艺可行性高，适合推广使用。

3输电线路专业组合工具研发方案分析

3.1工具研发规划

以绝缘子取插销及其相应工具为研究对象。根据输电线路绝缘子类型及其组成，初步拟定输电线路专业组合工具研制规划为：直线悬垂单双片绝缘子日常检修及其相关工具研制;V形双串单双绝缘子日常检修及其相应工具研制等[3]。由于绝缘子类型多样，加之绝缘子串组装形式的变化，确定新型适合输电线路专业组合工具需要由不同取销器构成，如R销取销器进行绝缘子R销拆裝，W销取销钳进行绝缘子W销拆装等，以保证新型适合输电线路专业组合工具能够满足绝大多数绝缘子检修需求。

3.2结构及其原理

根设计需求以及相关技术条件，新型适合输电线路专业组合工具共由9部分组成：

（1）构架（图3中1）：属于新型适合输电线路专业组合工具基础件，用以组装其他各个配件。通常情况下，构架可设计成方形、圆形、矩形等多种形态。本研究中涉及到的各个配件对长度、宽度具有较高要求，故构架确定为矩形。其余配件分上下两层并行分布，节约空间的同时，避免工具与工具之间相互干扰。

（2）弹簧定位珠（图3中2）：属新型适合输电线路专业组合工具支承件、紧固件，用以固定各工具位置，使其不能够随意摆动。通常情况下，弹簧定位珠能够向工具提供一定压力，用以准确定位工具。固定方式一般有两种，一种是压入式固定，一种是螺纹锁紧式固定。本研究所用弹簧定位珠为不锈钢压入式弹簧定位珠（图2所示）。

弹簧定位珠壳体、珠球、弹簧等元件组成。根据弹簧定位珠使用环境，确定球珠材料为硬度、精度较高的不锈钢球，根据新型适合输电线路专业组合工具中各工具固定要求确定确定其规格。通常情况下所用弹簧定位珠规格见表1。

（3）定位轴承（图3中3）：属新型适合输电线路专业组合工具定位件、导向件，用以保证各工具灵活转动，确定工具与工件、工具与工具之间的相对位置。在轴承选择过程中需要保证：轴承具备一定强度与刚度，能够承载一定载荷;轴承摩擦力矩较小，可保证工具灵活转动;轴承可在一定程度上保证工具回转精度在可允许误差范围内;轴承尺寸有限，不过多占用组合工具空间。在轴承设计时，为减少磨损，控制发热量，需对平均压强、轴承发热量等参数给予充分考虑。

以推力滑动轴承，平均压强计算公式为：，式中Z为推力环数目，k为考虑油槽使支撑面积减小;轴承发热量计算公式为，。

（4）一字螺丝刀（图3中4）：属新型适合输电线路专业组合工具中的功能件，用于拆除螺丝。

（5）R销取销器（图3中5）：属新型适合输电线路专业组合工具中的功能件，用以满足绝缘子R销装拆需求。

（6）W销取销钳（图3中6）：属新型适合输电线路专业组合工具中的功能件，用以满足绝缘子W销装拆需求。

（7）套筒扳手（图3中7）：属新型适合输电线路专业组合工具中的功能件，用以满足螺丝、销钉紧固需求。

（8）固定片（图3中8）：属新型适合输电线路专业组合工具中的固定件，用以将设备固定在安全带、腰带上，防止工具高空掉落的同时，解放工作人员双手。

（9）W销取销钳扩张弹簧（图3中9）：属新型适合输电线路专业组合工具W销取销钳组成元件，用以伸缩W销取销钳，提高W销取销钳实用性，但W销取销钳打开之后弹簧自动将取销钳钳口打开，提高设备操作简便性，降低高空作业时工具调整难度。

新型适合输电线路专业组合工具实际应用过程中，8固定在安全带上，

将4、5、6、7一同携带到高空;2将工具4、5、6、7固定，使其不会因摆动、其他工具使用改变位置;在3作用下，4、5、6、7可灵活转动，满足随时取用、放回需求。

3.4工具主要优势

新型适合输电线路专业组合工具研制成功后，其在输电线路运行维修中的应用优势主要在于：（1）适用性强，即组合工具由多种取销工具组成，可基本满足输电线路各种绝缘子插销拆装需求，具有广泛推广价值。（2）操作简单，即组合工具在使用过程中各类取销工具可根据实际情况随机转换，有效节约操作时间，同时不必担心设备不全影响操作进程，不必担心设备更换时工具高空掉落;（3）安全性高，即组合工具配备了固定片，可随身携带，解放双手的同时，减少设备掉落风险，提高作业安全系数。（4）设备损害小，组合工具合理选择取销器材料，优化取销器结构，不影响取销器功能的同时，降低取销器使用过程中对絕缘子的损害。

4输电线路专业组合工具应用效果分析

将研发的新型适合输电线路专业组合工具应用到某电力企业输电线路运行维修中，进行绝缘子更换取插销作业，试验数据见表2。由表2数据可知，使用新型适合输电线路专业的组合工具后，完成一项绝缘子更换任务所用人数为6人，普通员工操作耗时约为3.4h[（3.6+3.4+3.8+3.4+3.4+3.2+3.2+3.4）÷8=3.425]，较未使用新型适合输电线路专业的组合工具前（完成一项绝缘子更换任务所用人数通常为6～9人，操作耗时普通员工12～16h，技术比武员工3～5h），劳动强度降低，工作效率提高。新型适合输电线路专业组合工具在绝大多数绝缘子更换中适用，提高了输电线路运行维修单位检修能力，利于线路运行稳定性、安全性提升，利于电力系统供电可靠性提升，从而利于企业良好社会形象塑造与维护。

5结论

综上所述，输电线路检修中，绝缘子取插销使其更换重要环节之一，其工作效率、质量与绝缘子整个更换质量、效率存在直接影响。针对以往绝缘子取插销工具携带繁琐、工具更换困难、取插销作业效率低等问题，研发了输电线路检修绝缘子取插销组合工具，有效克服了以往绝缘子更换存在的不足，满足了绝大多数绝缘子插销需求，提高了设备更换与使用安全，减少了高空作业风险，提高了检修效率，为整个绝缘子检修质量提升提供了工具支持。

参考文献：

[1]朱亚宗.科学家主导产品研发：中国制造迈向高端的必由之路[J].湖湘论坛，2020，33（06）：106-114.

[2]隋宇，宁平凡，牛萍娟，等.面向架空输电线路的挂载无人机电力巡检技术研究综述[J].电网技术，2021，45（09）：3636-3648.

[3]曹春博，陈燕.变电站一次设备带电作业组合工具研制及应用[J].内蒙古电力技术，2020，38（04）：69-72.