180°旋轉升降式絕緣平臺的研發及應用

王國駒 周文鶴 邢益弟 蘇志剛 潘圖

(海南電網有限責任公司海南輸變電檢修分公司 海南?？?570100)

帶電作業代表10 kV及以下配電線路檢修維護工作的發展方向，帶電作業在提高供電可靠性方面發揮了重要作用。長期以來，維護10 kV 帶電線路通常由絕緣斗臂車完成[1]，但在實踐中，由于配電線路的地理和環境條件復雜多變，絕緣斗臂車經常無法順利進入作業現場，導致帶電檢修維護工作受阻。因此，我國電力公司正在積極應用便攜式絕緣平臺進行配電線路帶電檢修維護，絕緣平臺具有良好的絕緣、防墜落功能。新設備的應對帶電維修提出更高的安全要求。此次設計的是一種集垂直升降、水平旋轉為一體的絕緣平臺[2]。適用于各種配置的10 kV 線路，使用靈活，安全可靠。該文簡要介紹了該絕緣平臺的設計思路和技術特點，并進行了應用試驗，驗證設計的可行性。

表1 絕緣平臺的沉降變化

1 常用帶電作業平臺介紹

1.1 絕緣斗臂車

絕緣斗臂車傳統的配電線路帶電作業平臺，但一般只能用于10 kV 以上的電力線路帶電線路，絕緣斗臂車的鏟斗、伸縮臂、管道等部件具備良好的絕緣性能，同時配備了接地線，在帶電工作時能提供人體火線與大地之間的絕緣保護。其基本工作原理是通過液壓系統控制伸縮臂轉動和升降，電力檢修人員可以直接在工作鏟斗上進行作業。在實際使用中，絕緣斗臂車由于自身體積龐大，難以進入復雜地形的檢修現場，地形和交通限制，且帶電作業時的絕緣斗臂車的運行噪音較大，容易干擾作業指令的準確傳達。

1.2 電桿固定絕緣平臺

由于傳統絕緣斗臂車對地形的適應性較差，目前的配電網維護工作中，固定式電桿絕緣作業平臺的應用日益廣泛。固定式電桿絕緣作業平臺可直接安裝固定在電桿上，電力檢修人員爬上平臺進行電力檢修維護工作，此類絕緣平臺不受地形限制，不但可以保證可靠絕緣，還可以讓作業人員近距離進行電力檢修維護工作。但由于平臺固定，靈活度不夠，影響施工人員的工作開展，很多情況下一次只能檢修單相或相鄰的兩相線路，如想檢修更多線路就需要拆裝平臺，費時費力，而同時使用多個平臺雖然可以減少拆裝平臺次數，但會使檢修工作復雜化，檢修效率大大降低。

對上述兩種主要絕緣平臺的分析可知現有絕緣平臺要么受地形、交通、周邊環境等因素影響，要么拆卸繁瑣，操作不靈活。因此，考慮到現有平臺的優缺點，結合配電線路檢修工作需要開發具有自動轉向和升降能力的絕緣平臺非常有必要，可以更好地滿足10 kV以下線路檢修工作需要。

2 旋轉升降式絕緣平臺的技術特色

該實用新型180°旋轉升降絕緣平臺通過上下抱箍固定在電線桿上，中、下這3 個抱箍包含支架和鏈條[3]。支架的一側連接到鏈條上，另一側連接到活動銷上，通過導軌進行升降，導軌與上、中、下抱箍支架連接。該絕緣平臺的主要技術特色如下：（1）可代替絕緣吊掛小車完成狹小空間內的帶電作業任務，通過升降機構可以調整絕緣底座的高度，可將絕緣底座抬高到1.5 m。通過旋轉機構可使絕緣底座以導軌為旋轉軸水平旋轉180°，提供了更加靈活的工作條件[4]。（2）采用分體可拆卸結構，單體重量輕，分解后便于攜帶。（3）使用電機完成絕緣平臺的升降和旋轉操作，操作靈活。（4）由于導軌和絕緣平臺可分離吊裝，可以節省安裝時間。

3 絕緣平臺材料的選定

該次設計的新型絕緣平臺采用新型輕質樹脂和尼龍絕緣材料打造平臺絕緣管，采用輕合金高強度材料打造上、中、下抱箍，具有出色的絕緣性能和便攜性。絕緣平臺和絕緣管的絕緣材料是氟化環氧玻璃纖維增強塑料（FPR）。氟改性環氧樹脂玻璃纖維（FPR）的絕緣性能符合GB 13398—2003、ASTM F-711—2001（美標）以及IEC61235—1993等國內外標準的相關技術要求[5]。將絕緣平臺和絕緣管在水中浸泡170 h，加壓至100 kV，測得泄漏電流不超過25 μA，表現出極好的電絕緣性能。

4 絕緣平臺的主要功能

4.1 上下升降功能

抱箍的軸向絲杠為合金材質，通過手輪驅動絲杠旋轉，帶動定位齒盤轉動，定位齒盤使絕緣部分上下運動。10 kV線路呈三角形布置時，三相線路的安裝距離約為800 mm。目前常規絕緣平臺的上升高度有一定的限制，也不能大角度旋轉，而電力檢修維護作業環境多變，因此，常規絕緣平臺適用性不佳，新設計的絕緣平臺采用齒輪轉動、通過牽引繩、連接件使平臺升降平穩[6]。

4.2 水平旋轉功能

該絕緣平臺抱箍上設有扁平齒輪盤，材質為合金，齒輪盤通過凸輪機構鎖定或解鎖，以使絕緣平臺水平旋轉或旋轉后鎖定。升降平臺結構型材連接需均勻準確，連接可靠牢固，裝配遵循YB3205規定。

4.3 可調試絕緣平臺功能

該平臺設有絕緣微型人字梯，位于絕緣平臺臺板上，作用增加高空穩定性幫助電力檢修維護人員登高。

4.4 抱箍緊鎖功能

通過合金材質鎖鏈錨固件和棘輪收緊帶式機構雙重快裝機構，使絕緣平臺可以快速固定在不同直徑的電線桿上[7]。

5 絕緣平臺結構

180°旋轉絕緣式高空作業平臺可以在絕緣式斗臂車無法進入的區域高空帶電作業環境，整體功能設計主要是能夠與熔斷器形成有效絕緣，可以靈活調整作業位置并安全固定在電桿上。圖1為此次設計的180°旋轉升降式絕緣平臺結構。

圖1 180°升降旋轉絕緣平臺結構

該平臺的工作原理是導軌通過上、中、下抱箍固定在電線桿上，絕緣平臺用固定螺釘連接上、下滑套，如果需要調整絕緣平臺的高度，可以用電機驅動或手動工具轉動升降機構的第一齒輪盤蝸，蝸桿驅動齒輪盤拉牽引繩，向上拉動滑套，實現絕緣平臺升降，絕緣平臺可升高1.5 m，到達調整高度后，通過齒輪盤的自鎖特性進行高度固定[8]。通過旋轉機構可以調整絕緣臺的徑向位置，即絕緣臺相對于立桿的位置，用電機驅動或手動工具轉動齒輪盤、齒輪盤轉動，帶動導軌移動，進而帶動絕緣平臺轉動，絕緣平臺可隨導軌水平旋轉180°。以導軌為軸轉動調整絕緣平臺相對電線桿的徑向位置。

6 關鍵機構設計

6.1 絕緣平臺

絕緣平臺由環氧樹脂制成，平臺距離電線桿0.4 m處設有限位裝置，可以防止電力檢修人員過于接近電線桿，確保有效安全距離。絕緣平臺附設一個垂直人字梯，可以方便電力檢修人員王桑攀登0.4 m 高度，增加絕緣平臺的靈活性。

6.2 支撐機構

整個絕緣平臺和負載都位于支撐部件上，支撐部件由一個正支撐和兩個對角絕緣斜撐件組成。絕緣斜撐采用環氧樹脂制成，為絕緣平臺及其負載提供可靠保護；正支撐連接升降機構和絕緣平臺，主要負責保障絕緣平臺的升降運動，避免絕緣平臺升降時偏離導軌。

6.3 升降機構

升降機構組件包括牽引電機、滑輪、牽引鋼繩、升降導軌和預鎖件。牽引電機為升降機構提供動力。牽引鋼繩的兩端分別通過固定在電線桿上的滑輪與電機和絕緣平臺連接。通過控制電機的正反轉使絕緣平臺沿升降導軌上下移動。升降導軌由2 m的兩根絕緣桿間隔0.2 m 組成，可為平臺提供上下1.5 m 的升降高度范圍[9]。絕緣桿的末端被鎖定，以防止失控的電機將絕緣平臺滑出軌道區域。同時，與導軌關聯的預鎖裝置在平臺上下移動速度超出安全范圍時能快速鎖定電機，防止絕緣平臺急劇升降，保障電力檢修維護人員的安全。

6.4 旋轉機構

抱箍、電機和傳動機構等組成絕緣平臺的水平旋轉機構，抱箍齒輪盤通過凸輪機構鎖定或解鎖，以使絕緣平臺水平旋轉或旋轉后鎖定。平臺與電桿固定部分采用小齒輪、抱箍嚙合的結構，在旋轉時，可遙控啟動旋轉電機正反轉，驅動之輪盤轉動，進而帶動絕緣平臺轉動。

6.5 固定機構

絕緣平臺配有專用鏈條抱箍，常規絕緣平臺抱箍尺寸無法調整，而10 kV差動熔斷器通常安裝在各種類型的電線桿上，因此，此次設計的絕緣平臺采用鏈條抱箍，由1 m鏈條、固定螺栓和連接三角板組成，可固定螺栓擰緊后可以固定在電線桿上，承重能力達250 kg。

7 絕緣平臺試驗

三相導線同步提升抱桿是為了彌補絕緣高架車不能達到地區的施工要求而設計的。在整體功能上，主要有與導線形成有效絕緣功能、提升導線功能、牢固安裝在水泥桿上的固定功能。

7.1 靜載試驗

將該絕緣平臺安裝在電線桿上后，用鋼絲繩在絕緣平臺上施加小垂直向下的力，拉緊鋼絲繩增加拉力，實時測量拉力。將經緯儀設置在距離電線桿12.7 m處，通過讀取垂直偏角計算豎梯沉降值，試驗原理具體見圖2。

圖2 靜載試驗

根據圖2 可知該絕緣平臺的受力過程，在鋼絲繩拉力增加的過程中，絕緣平臺的沉降變化見表1。

從表1中可以看出，鋼絲繩拉力從最初的75 kN逐漸增加到最大4 450 kN時，在這個過程中，絕緣平臺的總計沉降5.11 cm。當最終去除鋼絲繩拉力時，環氧樹脂絕緣臺板具有優良的抗彎強度，可以完全恢復到原來的形狀。

在整個靜載試驗過程中，平臺沒有出現明顯的變形和損壞。以電力檢修維護人員以及攜帶的工具材料總質量100 kg計算，安全系數為4.5，符合安全規定。

7.2 電氣測試

根據電氣保護試驗項目和10 kV 絕緣工具標準，將本次設計的180°絕緣升降絕緣平臺的環氧樹脂材料，每段取0.4 m，分別施加45 000 V/min 的工頻耐壓，測試時間2 min，絕緣平臺未出現擊穿，閃絡、過熱，平臺安全性滿足要求。

8 結語

綜上所述，10 kV 電力線路檢修維護現場，常規的絕緣斗臂車難以達到，導致必須停電檢修，帶來比必要的損失。為解決這個問題，可帶電作業的升降旋轉平臺得到廣泛應用。此次設計的180°升降旋轉平臺具有很強的適用性，不受作業現場地形影響，可代替絕緣斗臂車等常規大型絕緣平臺完成10 kV 帶電檢修作業，同時可以有效保證人員安全，提升供電質量。