贵州电网有限责任公司遵义供电局 贵州 遵义 563500
摘要:耐张绝缘子是输电线路中不可缺少的重要组成部分,而耐张绝缘子容易故障和破坏,目前,对于耐张绝缘子的更换和清理工作主要靠人工手动完成,人工清理过程中,高风险、高难度、低效率一直是阻碍耐张绝缘子清理和检修工作的主要因素。为降低耐张绝缘子操作难度和危险性,提升更换和清理效率,在对传统人工更换耐张绝缘子过程进行详细分解后,设计出一款能够提升人工进行更换耐张绝缘子效率和安全性的消缺梯。这种消缺梯可有效提升检修工人检修效率,弥补了传统人工更换和清理耐张绝缘子工作的不足,以下就针对本消缺梯进行分析说明。
关键词:消缺梯;耐张绝缘子;输电线路
0 引言
架空输电线路承担着电力传输过程的输送,是电力传输的高速廊道。电力传输线路一旦故障,将会从一个故障点迅速蔓延至整个输电网络,造成严重经济损失,因此,保证输电路线的高速畅通是电力运行人员最为核心的工作内容,也是供电单位维持高供电可靠率的主要因素[1]。输电线路的连接路途较长,中间连接节点众多,而输电路线都是几无隔离措施地直接暴露在环境中,长期的受到氧化作用、酸碱侵蚀、热胀冷缩和负载过高等因素的作用而出现故障甚至破坏[2]。最常见的输电线路故障主要体现在线路、节点和支点三个大的方面,线路故障主要是输电线被塑料线等异物缠绕引发故障和线路损坏断裂等;节点故障主要是耐张绝缘子由于各种腐蚀作用失效;而支点故障主要是支撑输电线的输送塔损坏而引起的故障,其中,耐张绝缘子故障是输电线路故障中最常见的故障[3]。耐张绝缘子主要作用是承受电流高压、防止电流回地和支撑导线作用。在输电线路的运行过程中,绝缘子长期受到环境侵蚀作用,耐张绝缘子绝缘性降低,侵蚀严重时,可因为绝缘性降低而线路短路,致使绝缘子温度升高,引发钢帽炸裂以及绝缘子串断裂等情况,从而严重影响正常的线路输电工作[2, 4, 5]。为避免上述情况对于输电线路的不利影响,在电力部门的日常工作中,及时更换输电线路上有故障的、破损的绝缘子,避免在输电线路的运行过程中出现故障是一项非常重要的工作。在传统的带电或非带电作业过程中,对于绝缘子的更换工作,基本依靠人工完成。虽然随着科技发展,智能机器人已经开始应用到对带电高压输电线路的检修工作中[6-8],但是,由于人工智能还未普及和难以应对更为复杂的输电线路环境,因此,对于输电线路耐张绝缘子的检修重担仍然由人工检修和清理占主导作用。但是,带电作业环境复杂,许多情况难以预料,同时工作的效率还会受到多种的因素影响。
为了有效的提高耐张绝缘子更换作业的工作效率,提高检修人员业务水平,有效的降低工作人员的工作强度以及工作的危险性,针对检修人员进入检修区进行检修这一过程进行优化处理,根据多年耐张绝缘子检修工作经验,开发出一种在断电情况下辅助检修人员进入检修区的消缺梯,能有效降低检修过程的风险和提供检修工作效率。目前,国内大多数耐张绝缘子的检修清理工作都是由专业检修工人检修,而相关技术研发人员把主要精力集中在使用人工智能替代人工检修上,但是,对于完善和优化人工检修过程的辅助工器具的研究还鲜为报道。未来人工智能是否能够代替人工检修还不能确定,因此,着力提高和优化人工检修过程显得尤为重要。本项目开发的耐张绝缘子人工检修辅助消缺梯能够高效辅助检修人员完成绝缘子的更换,并且降低了工作人员的工作强度,大大的提高了工作人员的安全和工作效率,值得大范围推广应用。
1 耐张绝缘子更换一般过程
更换输电线路耐张绝缘子时,需要有地电位作业人员、等电位作业人员以及地面配合人员共同配合完成。更换耐张绝缘子工作虽然需要3个人,但是,工作的主要操作者为等电位工作人员,该工作位置承担着拆卸绝缘子、新旧绝缘子的传送、绝缘子的安装等工作。下面介绍带电更换耐张绝缘子的一般过程[2, 9],断电更换过程相对简便,但是包含在带电操作过程中。
(1)等电位作业人员进导线和绝缘子连接处(无特殊处理工作人员一般为倒挂进入工作场);
(2)在相邻导线处做绝缘处理,盖上绝缘垫,并用夹子固定好绝缘垫;
(3)在地电位人员和地面配合人员的配合下,将紧线器一端连接横担,另一端连接导线;
(4)等电位作业人员收紧紧线器,拉紧导线,释放绝缘子上拉力;
(5)等电位作业人员拔出碗头挂板处插销,将绝缘子钢脚推出碗头挂板的凹槽;
(6)等电位作业人员拔出钢帽处插销,将球头挂环的钢脚推出绝缘子钢帽的凹槽,将绝缘子卸下;
(7)通过绝缘绳将绝缘子送到地面;
(8)地电位作业人员取下绝缘子,将新的绝缘子绑在绝缘绳上;
(9)地面配合人员确认后,通知等电位作业人员提起绝缘绳;
(10)等电位作业人员拿到新的绝缘子后,将球头挂环的钢脚推入绝缘子钢帽的凹槽,推入插销;
(11)将绝缘子钢脚推入碗头挂板凹槽,推入插销;
(12)放松紧线器,取下紧线器;
(13)耐张绝缘子更换完成。
2 消缺梯使用说明
无论带电或断电作业,更换耐张绝缘子的实际操作人员都需进入导线和耐张绝缘子连接处更换和清理绝缘子,而实际操作技术工人在导线和耐张绝缘子之间的工作体位是值得深究的问题。实际操作工作人员在耐张绝缘子更换过程中所涉及到的站立、拆卸、绝缘子的传递过程以及安装绝缘子的过程中的支撑点、受力点一直是更换绝缘子过程的重难点。传统停电更换35-110 kV耐张杆绝缘子作业过程中,由于检修人员要倒立在绝缘子上方,脚朝上,头朝下,操作不方便,更换绝缘子用不上力,很辛苦,更换时间长,操作人员安全风险大。而我们熟知的柱式绝缘子PSN-105/5ZS重达9 kg,加上人的体重,单靠倒立操的话,操作人员体能下降较快,无形中增加了工作风险和减低了工作效率。
我们本着减低风险、提高工作效率、打破传统更换耐张绝缘子工作体位,为实际更换耐张绝缘子操作工作人员找到支持点,让其安心有所倚靠地进行更换工作的设计理念,在操作工人进入在导线和绝缘子过程中嵌入一个专用梯子(图1),使梯子的头端成为圆弧形(图2),挂在横担上,梯子的尾端用一个勾挂在导线上(图3)。控制风险,让检修人员直接站在消缺梯上更换绝缘子,可以放开手脚干,也可以使力,通过消缺梯可以直接走到绝缘子旁边,对绝缘子进行清扫,安全快捷,减少停电时间提高工作效益。
图1 消缺梯实体图
消缺梯的头端圆弧形,与梯身浑然一体,使用时,可以直接挂在横担上,通过向下的力固定在横担上,可作为更换工人的支撑点,为工作人员进行耐张绝缘子的拆卸和安装提供支撑保障,而梯子尾端的铁钩和梯子最后一梯使用套筒连接,钩子与套筒焊接在一
起,可实现尾钩固定在梯子上并围绕梯子最后一梯旋转。梯身可根据实际操作过程的高低实现伸缩,根据实际情况调整长度,以便适应不同的工作环境。
图2 梯子头端的圆弧形 图3 梯子尾端的挂钩
3 讨论与结论
本文基于常年在耐张绝缘子更换工作的累积经验,针对耐张绝缘子更换和清理工作中工人倒挂,风险较高和效率低下问题,设计开发出一种消缺梯,使梯子的头端成为圆弧形,挂在横担上,梯子的尾端用一个勾挂在导线上。达到有效规避耐张绝缘子更换和清理过程的风险和提高了工作效率。
虽然人工智能已经开始应用于输电线路的保养和维修中[6-8, 10-12],但是,制作成本高和技术的不成熟致使其无法在短时间内大范围应用于常规电力线路的检修和清理工作,而人工清理和检修仍然是主力军[1, 13]。而对于传统人工检修和维护,面临主要问题是检修工人的站位问题,传统体位无法不仅无法提高工作效率,而且还具备一定风险性。针对上述问题设计出的消缺梯,可以有效解决上述问题。
通过实际应用和调查得到,贵州每年每个县供电局更换及清扫绝缘子1500余串,使用本消缺梯,更换绝缘子串每串节约三分之一小时,每年共计节约500小时,大概共计节约21个工作日,如果推广到贵州电网88家县局,时间及效益将无法被忽略。因此,本消防梯具备较好的应用前景与推广潜力,值得大范围应用于输电线路绝缘子的更换和清理工作中去。
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