高压输电线路高空检修传送装置的设计与应用.pdf

2023 年 6 月高压输电线路高空检修传送装置的设计与应用贾磊瑞袁马斌袁丰睿（国网宁夏电力有限公司宁东供电公司，宁夏 银川 750411）【摘要】为满足高压输电线路日常运维管理要求袁采用实验设计的方法袁详细研究高空检修传送装置的设计与应用袁设计内容包括传动装置尧遥控装置尧限位装置尧绳索选材尧绝缘滑车选材尧移动电源以及接地保护装置等袁分析该装置的工作原理及应用效果遥结果表明袁所设计的高空检修传送装置具有技术先进性袁可实时监控所传输物品袁确保其安全可靠到达高空作业人员的工作范围袁有利于提高铁塔高空作业效率袁省时省力遥【关键词】高空检修传送装置曰输电线路曰设计曰安全【中图分类号】TM75【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）06-0082-030 引言随着电力系统的发展，电力设备由计划检修逐步过渡到状态检修。状态检修主要依据设备的运行状况来确定该设备是否需要维修，这对于提高设备的可靠性、保障高压电器的安全具有重要意义1。通常来说，工作人员在进行高空检修时，需要用人力拖拽绳索来传送工具，由于高空工作环境具有特殊性，这一过程不仅费时费力，也难以保障高空作业人员的人身安全。因此，需要设计一个适用于高压输电线路场景的高空检修传送装置，旨在解决工具传送问题，提高高空作业人员的工作效率，最大限度保证高空作业人员的人身安全。1 高空检修传送装置具体设计1.1 传动装置高空检修传送装置中的电机型号选择单相电机，并将其作为传动装置（图 1）。单相电机的定子由在空间位置上相差 90毅的主绕组和副绕组组成，其只需要使用单相电源供电，应用十分广泛。与三相永磁电机相比，单相电机的工作效率略低，但结构相对简单，可以直接接入 220 V 单相民用电源运行，应用范围广。另外，由于转子上有鼠笼导条，无须使用变频器来实现自启动，有利于节约电机的制造成本。与单相感应电机相比，单相电机在多个方面具有更加明显的优势，不但可以提高电机效率与功率因数，还可以在相同输出功率下拥有更小的体积。单相电机的工作原理如下：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机会形成一个交变磁场，该磁场的强弱主要随时间作正弦规律变化，但空间方位固定不变。交变磁场可划分为两个转速相同但旋转方向相反的磁场。当转子处于静止状态时，这两个旋转的磁场会在转子中形成两个大小一致、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，此时电机无法正常旋转。可使用外力使电机向顺时针方向旋转，这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间会出现切割磁力线运动变小的情况。相反，当电机向逆时针方向旋转时，转子与该方向的旋转磁场的切割磁力线运动变大2，导致原本的平衡被打破，转子形成的转矩无法为零，此时，转子必须沿着推动的方向进行旋转。单相电机的优点如下：淤调速性能好，调速范围广且平滑。于过载能力较强。盂结构简单。榆受电磁干扰影响小。虞噪声小。1.2 遥控装置遥控装置选用红外遥控装置。为保证遥控效果，满足不同环境作业的操作要求，可采用红外遥控装置，避免对其他无线设备的正常工作造成干扰。红外遥控装置具有电路调试操作图 1 传动装置电力信息822023 年 6 月图 2 限位装置渊单位院mm冤20104564-覬16微动限位开关难度低、连接效果稳定等优点，在现场操作中只需根据给定电路进行连接即可，无须额外调试。同时，红外遥控装置编解码较为容易，支持多路遥控方式，适用范围广，且失误率低。因此，本文设计的高空检修传送装置选择红外遥控装置作为遥控装置，以达到提高系统控制效果、降低成本的目的3。红外遥控装置的主要功能是接受高空检修传送装置双侧工作人员发送的传输指令，用于调整传送速度、控制装置暂停或者启动等。1.3 限位装置在本文设计的高空检修传送装置中，需要在绝缘滑车处增设一个限位装置（图 2）。通过设定一个限位高度，当取物装置提升至极限位置时，系统可自行切断动力源，此时，取物装置无法继续上升。在限位装置运行期间，当吊钩滑轮升起到极限位置时，滑轮的夹套可以托住拉杆，但是在弹簧销轴的压迫作用下，传送装置的电源设施会被切断，此时限位装置即可发挥作用，限制装置运行4。1.4 绳索选材通过对迪尼玛绳、钢丝绳、棕绳 3 种材料进行拉伸、侧向和摩擦测试，以此选取最优的绳索。（1）迪尼玛绳。将长为 6 m、直径为 8 mm 的迪尼玛绳固定在拉伸机上进行拉伸测试，结果显示，迪尼玛绳的最大拉伸力为 20 800 N，符合相关要求。取长为 6 m、直径为 8 mm 的迪尼玛绳，在 1/2 处用避雷线来回摩擦 30 min，无明显的断股现象5。测试表明，迪尼玛绳具有重量轻、绝缘性能好、抗拉强度高、耐磨等特点。（2）钢丝绳。将直径为 8 mm 的钢丝绳固定在拉伸机上做拉伸测试，结果显示，钢丝绳的拉伸极限值为 20 800 N，符合相关要求。取长为 6 m、直径为8 mm 的钢丝绳，在 1/2 处用避雷线来回摩擦 30 min，无任何变形。测试表明，钢丝绳的强度较大，能够满足避雷要求，但是，钢丝绳对绝缘滑车的摩擦力较大，容易损坏绝缘滑车，存在安全隐患，因此，本文设计的高空检修传送装置不宜选取钢丝绳作为绳索。（3）棕绳。将 20 800 N 的棕绳固定在拉伸机上进行拉伸、侧向测试（测试未通过）。取长为 6 m、直径为 8 mm 的棕绳，在 1/2 处用避雷线来回摩擦 30 min，断股严重。测试表明，棕绳具有重量轻、价格低廉等优点，但是耐磨性差，容易发生断股情况，不能作为提取重物的绳索。通过上述实验结果，高空检修传送装置宜选取迪尼玛绳作为绳索。1.5 绝缘滑车选材目前，主流的绝缘滑车材料包括环氧树脂和合金件两种，本文将对这两种材料进行静载和冲击测试。（1）环氧树脂。有研究认为，环氧树脂能通过交流工频 30 kV（有效值）1 min 耐压试验，并且该材料的灵活性强，基本可满足绝缘滑车的性能要求。用环氧树脂材料制作的绝缘滑车具有以下特点：淤强度高。于适应性强。（2）合金件。本次实验中，合金件经 5 次 2 500 N的冲击测试，结果合格，该材料还经过静载拉伸实验，测试结果合格。滑轮的数量一般由负载确定，当前常见的滑轮主要分为 4 种，即单轮、双轮、三轮、四轮，本文设计的高空检修传送装置选择单轮绝缘滑车。该单轮绝缘滑车的核心部件是滑轮，需将滑轮绳缠绕在滑轮中间的凹槽上。实验发现，绝缘滑车的滑轮可以减小拉力，但不能改变拉力的方向。因此，可采用万向装置来改变拉力的方向，从而控制高空检修传送装置的运行方向6。电力信息832023 年 6 月1.6 移动电源为保证电力供给不间断，本次选用户外移动电源，该移动电源的电芯支架主要由两个子支架构成，支架之间上下固定。子支架呈圆环体，圆环处设置电池固定槽，内部为锂离子电池，采用导线并联的方式形成电池组。由于电池组具有良好的散热与充电性能，能够提高移动电源在应用期间的安全性与稳定性，最大限度延长移动电源的使用寿命7。1.7 接地保护装置为了将电力输送到地面，可在传输线上安装接地保护装置，使引线上的电压快速下降，从而避免接地电阻出现反向故障8。在安装接地保护装置时，应注意加强万能式断路器（EMT）接地保护。根据雷击闪络的有关理论，降低接地电阻和电感，增加耦合系数是提高 220 kV 输电线路抗雷能力的重要手段。已有研究表明，若要增加耦合系数，可以采用耦合接地和架空地线。在实际应用中，通过稳态 EMR和瞬态行波，改变接地保护装置的分布区域即可。如果很难降低杆塔的接地电阻，可以采用连接地线的方法，在导线下面再加一根接地线，以有效地提升高压输电线路的抗雷击能力，同时减少跳闸的发生。2 工作原理高空检修传送装置由单相电机带动主动链轮，将动力传送到链轮处的卷筒上，然后通过卷筒的卷动旋转，可完成绳索的收放运行。从设备运行过程来看，高空检修传送装置可根据行程控制限位器的运动过程，在设定的行程范围内，传送装置可正常收放绳索；而当超出行程范围后，限位装置会自动切断动力源。在进行高压输电线路检修之前，应对高空检修传送装置进行一次全面试验，检查其性能是否安全、可靠和有效，运行轨道是否有异常，高空作业人员的步行范围有无障碍物等。在确认无误后，将高空检修传送装置置于水平地面，在铁塔处安装好绝缘滑车，通过遥控或装置上的开关按钮启停电机，按下遥控开关后，由驱动装置拉紧绳索，绳索通过滑轮提升重物，此环节严禁超载吊装。滑轮处增设有限位装置，防止由于提升超过限制而发生的卷扬现象，需要注意的是，不能利用限位装置进行停车。如遇故障，应立即拉下离合装置，通过切断电机与滚轮的连接，防止因惯性而造成重大的人身安全事故。完成检修后，取下滚轮，检查设备并断开电源。本文设计的高空检修传送装置可改变传统运维模式，解决了传统高空作业需要通过人力拉动滚轮的方式向高处传送工作器具与材料的难点，有助于提升高空作业效率，是一种安全、操作简单的新设备。同时，本文所介绍的设备采购简单，主要材料均可经市场采购，有助于控制成本，值得推广。3 结语本文介绍的高空检修传送装置具有技术先进性，能够满足上下传送工作器具及材料的要求，并且装置运行过程的安全性、稳定性良好，可推广使用。未来，为能进一步强化高空检修传送装置的功能，相关人员要灵活应用和更新新设备、新技术，通过改进设备状态，完善设备运维管理路径等措施，切实增强系统功能，最终为提升电力系统供电质量奠定基础。除此之外，需要主动探索自动化控制与该装置融合的可行性，在装置研发中分析自动化限位、自动化监控的应用方法，进一步优化高空检修传送装置的应用效果。参考文献1 贾延鸿.高压输电线路的检修与维护要点J.科技资讯，2013（34）：104，106.2 白修库，杨明秦.单相调速电机的应用J.机床电器，2006（2）：39-40.3 高.红外遥控接收器和系统J.红外，2005（5）：42.4 张成浩.限位器（起升高度限制器）：CN201530344443.8P.2015-09-08.5 马龙，赵冬，徐扬.迪尼玛绳高空收紧装置：CN201811578776.6P.2018-12-24.6 王伟，王彪，朱金猛，等.输电线路高空巡检中高效检修工具研究J.工程技术研究，2021，6（4）：134-135.7 郭斌.高压输电线路施工技术与检修方法探微J.冶金与材料，2020，40（5）：112-113.8 于定鑫.高压输电线路状态检修技术指导J.变压器，2020，57（8）：90.作者简介院贾磊瑞（1985），男，回族，宁夏银川人，本科，高级工程师，主要从事输电运行与检修工作。马斌（1996），男，回族，宁夏银川人，本科，助理工程师，主要从事电气工程及其自动化工作。丰睿（1996），男，汉族，宁夏银川人，本科，助理工程师，主要从事电气工程及其自动化工作。电力信息84