配网带电作业中的移动式全绝缘升降平台设计和应用

2022-07-27天津哈工领盛机器人有限公司冯君宏邹昊峰郭克红

电力设备管理 2022年12期

天津哈工领盛机器人有限公司冯君宏邹昊峰田硕王涛郭克红王宠

在对带电作业模式的探索和发展中，大多只关注相邻带电设备所使用的安全工具和仪器，而忽略了如何去做接近带电设备的方法，特别是在10kV及以下配电线路中如何使操作人员安全接近带电设备的研究。

1 实际案例

随着现代化配电网带电作业被推广和宣传，提升基础供电稳定性和可靠性已经成为目前电力供应部门的重要建设目标，该种现状要求技术人员必须大力开展带电作业检修和维护，以此不断提升电力供应安全系数。

现阶段，带电作业中使用比较广泛的机器人设备则是绝缘斗臂车，该设备在运转环节上普遍具有升空方面、机械设备运转强度高、劳动强度低等优势。然而，配电网建设情况复杂，针对山脉、山丘以及水田等相关区域来说，现有绝缘斗臂车机器人设备在运转环节上会存在一定的约束性和阻碍性，无法全方位、多角度开展带电作业[1]。同时，如果配电网建设在空间结构复杂且狭小的环境下，绝缘斗臂车则不能发挥出真正的作用，所以设计出移动式全绝缘升降平台十分必要。针对以上情况，天津哈工领盛机器人有限公司积极引进国外先进技术，结合我国国内常用配网带电作业机器人工作模式，从中详细分析可能产生的问题，以配网带电作业路程经验作为基础条件，设计出能够直接固定在基础机器人设备上的移动式全绝缘升降平台。该平台在设计和应用方面上充分体现出安装便捷、操作简单、能够灵活旋转的基础功能，为此被广泛的推广在配网带电作业各个环节中。

2 机器人系统概论

带电作业机器人系统主要由机械手臂、视觉服务模块以及移动升降模块构成，起重机械手臂主要由终端执行设备、俯视仰视系统构成，而移动升降模块则主要由移动轨道、平行移动以及升降移动等构成。视觉伺服模块主要由收集深度收集，以及数据核算方式构成带电操作机器人的系统软件，为此运转系统主要为分服务端和远程计算机两个环节，其中服务端口在运行环节上主要在机器人本体工业控制设备中，并且将远程计算机放置在集中化控制中心，从而完成3D运动仿真处理，以此还原带电作业机器人机械手臂运动模式。机器人运转数据见表1。

表1 机器人运转数据

3 配网带电作业平台结构

3.1 配网带电作业平台特点

3.1.1 优点

配网带电作业平台在运转过程中，可以直接使用绝缘斗臂车无法达到的地区，如山丘、软土路基、农田区域等。为此一般使用一列作业模式、水平作业模式以及三角形排列等双线或者单线回路，由于该平台在建设过程中主要使用钢化玻璃，所以此种材料普遍具有高强度、低吸水率、耐腐蚀、耐褪色等优势，同时该材料自身质量相对较轻，能够随时随地进行拆卸，并且由车辆运输至施工地点，随后在使用人工搬运至施工现场之后，再次进行组装处理。

由于该平台在运转过程中按照额定电压220kV进行方案设计，确保设备电气性能以及机械性能等方面，尽可能满足配电线路在运转过程中的带电作业需求。为此该平台在运行环节上，对于操作相对简单带电作业项目，如接火、安装故障指示器、修补导线等基础项目都可以有效开展。

3.1.2 缺点

配网带电作业平台实际运转过程中，平台实际开展作业时只能安排一个作业人员，因此平台所有带电作业在操作环节上都需要一个工作人员实现所有工作，较大地增加了作业人员的基础劳动高强度，同时该平台实际进行作业操作时灵活性相对较差，如平台接火时当连接一相之后还需要继续连接另外一相，此种背景和基础条件下，作业人员需要将配网带电作业平台下降至地面结构之后，等待作业位置固定好后才能将升降平台继续运行，直至开展下一道施工流程。现阶段作业的内容比较单一且片面，只能进行一些简单的拆火和接火任务，对于复杂的作业项目不能采用此方法。绝缘升降台如图1所示。

图1 绝缘升降台

3.2 绝缘斗臂车

在配电网带电运行平台中，绝缘斗臂车一般具有较高的结构稳定性和可操作性，因此已成为现阶段配电网带电运行的常用设备之一，是配电网带电运行实施项目中常见的技术模式。保温斗臂车的工作原理是利用液压系统有效地控制车体的支撑结构，实现车体的膨胀、臂的转动和高度提升，而车体实际运转过程中技术人员仅需要在斗内直接操作手臂进入配网带电区域就可以有效开展相关作业，但是该设备自身占地面积较大，因此会受到地形和交通运输等方面的影响。机械臂运动参数见表2。

表2 机械臂运动参数

3.3 硬梯

如果配网带电作业平台作业区域距离地面较低时，需要使用绝缘硬梯设备进行日常操作，在设备的实际操作中，技术人员需要爬上绝缘硬梯进入通电区域进行基础通电工作。绝缘硬梯本身结构轻，运输方便。但由于其高度较低，会受到作业高度的限制，无法在高度上进行基础的活动作业。因此，该设备主要用于低压线路的带电作业。

3.4 移动式全绝缘升降平台

移动式全绝缘升降平台在运输过程环节上，能够根据施工位置具体高度自动调节平台高度，因此该设备运转原理则是通过移动式全绝缘升降平台，确保技术人员能够快速进入带电区域开展基础带电作业。该设备由于支撑结构可调节范围性相对较小，因此该设备对于地面平整程度要求较高，同时移动式全绝缘升降平台自身重量大、占地面积广，不利于长距离的运输和使用。除此之外，移动式全绝缘升降平台在操作环节上只能垂直升降，因此该设备仅仅适用于室内环境或者市区内的配电线路。

3.5 旋转平台

旋转平台主要针对固定式立杆上绝缘平台中无法转移等问题进行技术开发，并且通过齿轮设备抱箍连接绝缘平台将设备固定在水泥立柱上，此时技术人员通过自身向上攀爬进入带电区域开展相关作业，而旋转平台自身的结构特点同时能够满足技术人员水平移动作业区域，但是旋转平台的运转高度相对固定，其操作位置无法灵活多变。

4 移动式全绝缘升降平台设计

4.1 齿轮抱箍设计

齿轮抱箍在平台结构设计上，作为整个系统的力量承担装置和立杆固定装置，不仅要求自身结构的稳定性，还需要设备在安装和拆卸环节的便利性，为此齿轮抱箍一般使用铝合金材料生产和制作，其中与电杆连接位置则需要使用具有绝缘功能的橡胶材料进行接触，通过提升摩擦系数进一步稳定平台结构。齿轮抱外围需要使用全齿轮安装模式，有效与绝缘平台的齿轮咬合，并且通过技术操作宣传升降系统，确保整个平台可以沿着齿轮进行抱箍旋转。

4.2 旋转升降系统

该系统能有效控制绝缘旋转平台，是保证平台正常运行和提升的重要组成部分。旋转控制系统采用齿轮传动原理，通过转动系统的旋转手柄，可以带动整个绝缘平台箍升降。

4.3 绝缘平台

升降开展带电作业时，作为承载工作人员和带电操作设备的绝缘平台，为了保证承重符合标准要求，平台结构应使用树脂材料制作，不仅可以满足基础绝缘强度，一定程度上还可以具备设备基础的机械性能。其中，绝缘平台基础长度为800mm，宽度为400mm，所搭配的绝缘梯高度为400mm，确保实际作业时技术人员实际提高和降低高度达到1400mm，进一步满足配网带电作业对安全高度和距离的控制。运作参数见表3。

表3 运作参数

5 移动式全绝缘升降平台应用

5.1 平台对比

在详细对比常见带电作业平台和操作绝缘平台之后得出相关结论：移动式全绝缘升降平台在应用性能和使用便利方面上，可以有效满足带电作业过程中不同带电作业对于位置的基础需求，并且该平台携带便利、安装方便，可以最大限度提升配网带电作业的安全水平。绝缘平台特点对比见表4。

表4 绝缘平台特点对比

5.2 应用策略

5.2.1 组装测试

移动式全绝缘升降平台在结构组装方面上，应根据标准使用流程进行安装齿轮抱箍设备、固定升降轨道、支撑绝缘平台等，其中作为带电作业的主要绝缘设备和工具，在实际安装和作业之前，需要针对该平台使用安全性和应用性能进行现场测试，如检查平台设备外观是否具有明显的损坏、平台转动以及位移零部件是否灵活，绝缘平台施工现场对绝缘电阻的数据测量是否标准等。

5.2.2 登杆安装

施工人员在登安安装平台设备时，应有效防护自身，并携带绝缘绳，将绝缘绳安装在施工杆上的适当位置，通过绝缘绳将平台提升到适当位置，同时固定上、下齿轮箍。

5.2.3 平台运转

通过控制旋转升降操作系统，控制保温平台沿水泥棒体上下升降旋转，在带电区域附近进行带电操作。