便于导入柱上隔离开关拉合杆孔的绝缘杆研制

高栋寅 岑彦

国网浙江慈溪市供电有限公司 浙江 宁波 315175

引言

柱上隔离开关是一种特殊开关，它主要是使用在电线杆上保障用电安全的一类安全开关，一般来说，柱上开关都是安装在电杆上，它的主要作用就是用于隔离电路的高压，是一种典型的户外型隔离开关[1]。在实际中柱上开关安装在离地4～5m的高处，余留的柱合孔直径不超过5cm，从地面使用绝缘杆头往上扣时很难一次准确导入。同时在户外也有多种自然条件的干扰，如不同角度光照不同，视野清晰度不同，柱上开关或长时间未拉合，经风吹雨打，闸刀接合部分生锈等。在这些条件的干扰下，多次的尝试延长了工作时间，降低了工作效率，同时操作难度大大增加，耗费大量的操作时间，延误送电时间，降低供电可靠性。

目前，对于高空操作大多使用绝缘操作杆，绝缘操作杆是配电线路特别是架空线路中最常使用的绝缘操作工具。主要用于对线路上的断路器、闸刀、杆刀以及自落熔丝等柱上设备进行拉合操作。通常需要操作人员登杆至离柱上设备较近的高度后，再使用绝缘操作杆进行操作，此时操作杆无须拉伸太长，操作比较轻便，操作杆顶部也不会晃动，操作人员很容易将操作钩环放至柱上设备孔位里面[2-3]。长期以来在现场实际作业中所使用的操作杆均为传统结构，功能和结构都相当单一。在实际的应用中，特别是在特殊的生产环境（如光线不良、树木遮挡等）下很难适应现场的状况，功能的发挥受到限制，而且稍有不慎容易影响操作稳定性和准备性，甚至引起误操作。改良设计新型绝缘操作杆适应多变的作业环境，提升作业效率日益显得重要，并期待获得更加普遍的应用[4-5]。

鉴于此，本文设计并研制一款针对柱上开关拉合导入难的装置，使其拥有多尺寸、多角度可转换的绝缘杆头推送能力，确保绝缘杆头能够快速准确送入拉合杆孔中，提高拉合效率。操作杆采用可装卸式设计，包括多节，各节通过螺旋接口衔接，配合引导模块和多型号绝缘杆头，实现开关的拉合功能，且保证工具能适用于不同的安装位置、安装方向、安装高度等场景，利用该装置能够大大减少操作杆顶部晃动现象，特别是大风等恶劣天气时的晃动现象，还可以在一定程度上减轻操作人员的劳动强度，使操作时能够方便操作人员将操作杆的挂钩放入柱上设备孔位里，顺利完成停送电工作。

1 装置设计思路及技术难点

本文的研究从生产实际出发，从应用需求着手设计研发，着重通过创新设计提升原有操作功能，研制一款针对柱上开关拉合导入难的装置，是为了使操作人员能够更简便、快速的使用绝缘杆对柱上开关进行拉合操作，提高把绝缘杆头送入拉合杆孔中的精准度，从而实现工作效率的提升，减少工作人员的工作时间。该装置应从以下几个方面开展：首先分析柱上开关拉合行程、多角度的光照、视野对拉合方式的影响。对柱上开关实地环境考察，收集柱上开关安装高度，操作拉合的角度及方式，分析周围环境对光照、视野的影响，如天气的影响，周围绿化的是否造成遮挡，是否有野生动物的影响（如鸟类筑巢）。 接着研究柱上开关拉合装置如何实现引导功能，这是关键，确保绝缘杆头能够精准地找到拉合杆孔，并且快速准确地将其送入拉合杆孔中，提高拉合效率。最后对绝缘杆的具体设计（如装卸设计、拉合功能设计、实用性设计），操作杆采用可装卸式设计，包括多节，各节通过方孔插接式连接，配合引导模块和多型号绝缘杆头，实现开关的拉合功能，且保证工具能适用于不同的安装位置、安装方向、安装高度等场景，同时智能检测拉合牢靠程度，确保安全。

为了能够更好地解决项目背景中提出的问题，达到较好的实际效果，本文的设计方案将围绕以下3个目标进行。

目标一：设计出一种便携式10kV绝缘操作杆辅助操作装置，该装置方便携带，无须每个电杆上端都要安装，只需一件辅助装置就可以实现对多个柱上设备进行操作。

目标二：辅助装置能够牢固地安装在电线杆上端，操作时可以为绝缘操作杆提供支撑、防止晃动、减轻劳动强度，操作结束后便于从电线杆上端拆卸下来，方便下次使用。

目标三：辅助装置与绝缘操作杆之间既可以连接，又可以分离，连接时操作杆可以将辅助装置固定在电线杆上端，分离后操作杆可以自由寻找操作孔位进行操作。

针对这些目标，面临的主要问题是：

问题一：对于怎样控制操作杆上方晃动显著的问题，为此可以在顶部布置一个给操作杆带来支撑的位置。在获得支撑的情况下，杆顶位置就会保持固定，同时还可以让工作人员获得便利，减轻劳动强度。不过需要考虑的是，对于该装置设计为固定式或者移动式，这是一个难题所在。通过查找文献与实际考察，对两种不同的模式展开对比研究。固定式：在使用前需要提前布置在电杆上方位置，同时与操作设备保持较小距离。在安装后，可以给顶部带来力的支撑，操作完成后装置无法拆卸和运动，灵活性相对较差。移动式：能够非常灵便地进行携带，假如碰到了不便操作的情况，或者天气差，此时就可以通过该装置来发挥作用。通过加长的操作杆可以将装置安装到更远的位置，在工作完成后取下来。为了明确最理想的方案，对两种模式展开比较，得到相应的优缺点。具体为表1。

对两种方案的可行性、操作难度、安全系数等展开全面的对比分析，最后决定运用便携式的方案。

问题二：考虑到便携式装置的设计与加工过程难度更大，所以必须要考虑到第二个问题，也就是怎么将其可靠的完成安装。基于现有的资料可以发现，安装到顶部的情况一般不会拆卸下来，而是进行固定设置，而此次研究是为了得到一个便携式装置，在进行操作前都需要将装置进行安装，完成后取下来。这样无须登杆就能够可靠地安装。不过这种装置在市面上相当少见，缺乏成品，需要专门进行设计。

问题三：工作人员在不登杆的情况下怎样将辅助装置安装在杆的顶部，装置的功能就在于为杆的顶部带来力的支撑，使得其上方减少晃动，在提升效率的基础上，也让工作人员的劳动强度得到缓解，所以需要将其布置在操作设备的附近位置。因为人与安装点距离远，所难以徒手安装操作，需要借助绝缘操作杆来安装，这样就需要考虑到装置和操作杆的一体连接问题。连接难度在于除了要位置连接，同时要符合操作的需要。保持固定性的同时，还要求安装后操作杆与装置独立分离，只有分离后才能对相关设备进行预期的操作。因此，操作杆与辅助装置的连接方式问题同样需要认真考虑和设计。

2 工具实现

本文设计的便于导入柱上隔离开关拉合杆孔的绝缘杆，包括杆体以及设置在杆体的上端的操作头，其中杆体采用了方孔插接式连接，避免了传统绝缘操作杆螺纹连接式拆装困难的劣势，消除了安全的隐患，同时方孔插接式连接绝缘杆安装简单，可靠性更高，携带方便，如图1所示。

图1 便于导入柱上隔离开关拉合杆孔的绝缘杆实物图

操作头包括主体以及转动连接在主体上的转轴，转轴远离主体的一端固定连接有限位凸起，转轴固定连接有转动杆，转动杆设置在限位凸起和主体之间，转动杆设置有用于和拉合杆配合的插杆，插杆穿过转动杆并和转动杆滑动连接，主体的一侧设置有用于避让插杆的避让槽，避让槽的槽底设置有磁铁，插杆的一端和磁铁抵接，插杆的另一端和转动杆远离主体的一侧齐平，避让槽内设置有弹簧，转动杆和插杆之间通过第一弹簧连接，便于导入柱上隔离开关拉合杆孔的绝缘杆还包括用于将转轴锁死的锁死机构以及用于驱动转轴转动的驱动装置。

拉合杆沿水平向延伸，拉合杆的一端的上侧设置有延伸板，延伸板上设置有拉合杆孔。通过上述设置，使得插杆能快速插入拉合杆孔，通过转动拉合杆来实现柱上隔离开关的开合闸。现有的柱上隔离开关处于合闸状态时，拉合杆呈水平向延伸，拉杆的一端的上侧设置有延伸板，延伸板上设置有拉合杆孔，拉合杆孔的上侧设置有解锁机构，使用时，先将主体抵靠在拉合杆上，并使得转轴抵靠在拉合杆上，此时拉合杆位于限位凸起和转动杆之间，限位凸起可防止拉合杆从转轴的端部滑出，由于拉合杆的长度较大，地面人员容易看清并将转轴抵靠在拉合杆上。地面人员手握杆体的下端，然后通过杆体驱动转轴沿杆体向延伸板运动，直至转轴和延伸板抵接，在驱动装置的作用下，转轴带动转动杆绕转轴的轴线转动，在这个过程中，转动杆带动插杆运动，而避让槽用于避让插杆，磁铁和主体固定连接，所以当插杆随着转动杆运动时，插杆逐渐远离磁铁，插杆和磁铁之间的吸力越来越小，弹簧对插杆施加朝向拉合杆的力，即弹簧对插杆的力和磁铁对插杆的力的方向相反，所以当插杆和磁铁之间的力小到一定程度时，插杆在弹簧的作用下向拉合杆运动并和拉合杆抵接，随着驱动装置继续驱动转动杆转动，插杆向拉合杆孔靠近，当插杆运动至拉合杆孔时，在弹簧的作用下，插杆远离主体并插入拉合杆孔内，此时插杆已经从避让槽离开主体，锁死机构将转轴锁死，从而将转动杆、插杆和杆体的相对位置固定，此时可向上推动解锁机构并使得拉合杆解锁，然后继续向上推动杆体并转动拉合杆，从而实现开闸。

3 结束语

本文结合工程实际，研制出了一种10kV绝缘操作杆辅助操作装置。该装置可以实现操作人员在无法登杆时对柱上设备的操作，有效减少操作杆顶部的晃动，便于操作人员快速找到操作孔位，提高操作效率，及时完成停送电工作，提高供电可靠性，同时还能减轻操作人员劳动强度。该辅助装置便于携带，安装和拆卸比较方便，无须大面积安装，只需一个辅助装置就能实现对多个10kV柱上设备的操作，具有较大的推广应用前景。