輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置研究

張棟輝 云霄 李娟娟

摘 要：輸配電線路維護是提升電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性的重要途徑，考慮到當(dāng)前輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置零件連接處較為薄弱，在使用過程中需要更換安全帶，對工作人員造成人身威脅，設(shè)計新型輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置。使用3D打印技術(shù)中的多自由度打印，完成連接環(huán)的設(shè)計部分。而后，使用金屬激光切割技術(shù)對裝置中的金屬部件進行制造。將設(shè)計完成后零件進行有序連接，至此，輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置設(shè)計完成。構(gòu)建裝置應(yīng)用測試環(huán)節(jié)，對此裝置的使用安全性進行分析。經(jīng)測試結(jié)果證實，此裝置的使用安全性優(yōu)于當(dāng)前裝置。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);輸配電線路攀登;金屬激光切割;多自由度打印;裝置安裝;安裝耗時

中圖分類號：TM726 文獻標(biāo)識碼：A

引言

在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)架中，輸配電線路在其中起到了重要的作用，一旦其出現(xiàn)異常，將對經(jīng)濟與生活造成嚴(yán)重的影響。為了對其實施檢測與維護，越來越多的檢測裝置應(yīng)用到輸配電線路中，為穩(wěn)定的電源供給提供可能[1]。在對原有的輸配電線路檢測設(shè)備進行了歸納與總結(jié)后，針對可能影響檢測效果的問題進行了分析。

在當(dāng)前使用的檢測設(shè)備中，輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置的設(shè)計效果較為落后。其設(shè)備的相關(guān)性能問題，無法為工作人員提供安全保障，工作人員在檢修的過程中隨時都有從高中墜落的危險。在安裝的過程中耗時相對較長，且應(yīng)用時安全帶更換次數(shù)較多，嚴(yán)重威脅工作人員的人身安全。針對此問題，在本次研究中將對輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置進行優(yōu)化與完善，在當(dāng)前設(shè)備的基礎(chǔ)上，研發(fā)出安全性與經(jīng)濟性更高的攀登轉(zhuǎn)移專用裝置。

1輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置設(shè)計

進行大量的文獻研究后可以確定，輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置大致可分為下述幾個組成部分：爬梯、導(dǎo)軌、自動鎖、連接環(huán)以及安全帶。在原有的攀登移動專用系統(tǒng)中，連接環(huán)與安全帶之間距離相對較近，在使用的過程中時常會出現(xiàn)卡死或是無法移動，威脅工作人員的人身安全[2]。因此，在本次研究中，對兩者之間的距離進行優(yōu)化，以此降低工作人員在使用過程對于安全帶的替換以及調(diào)整次數(shù)。與此同時，對連接環(huán)的尺寸以及結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過實物分析可知，連接環(huán)的尺寸相對較小，其制造材料相對較高。在本次研究中使用3D打印技術(shù)中的多自由度打印[3]，完成此設(shè)備的制造過程，豐富裝置的細(xì)節(jié)，保證設(shè)計的合理性。在提升設(shè)計效果的同時，降低制造成本。

為滿足輸電線路的攀登要求，同時考慮到裝置輕量化的宗旨，需要對設(shè)備的整體重量進行控制，故將其質(zhì)量區(qū)間閾值計算過程設(shè)定如下：

其中，A表示連接裝置的運動結(jié)構(gòu)重量;B表示裝置自身的重量;C表示工作人員自身重量;S表示輸電線路可承載的最大重量。根據(jù)上述公式，對人體重量進行分析后，確定設(shè)備的最大設(shè)計重量。在設(shè)備硬件的設(shè)計過程中，可使用金屬激光切割技術(shù)對裝置中的金屬部件進行制造，并將其有效連接。在裝置安裝的過程中，需要考慮對裝置的編號以及位置進行細(xì)致分析，由于此設(shè)備多采用分段式安裝，一旦出現(xiàn)安裝錯誤將造成不可彌補的危害。為此，在本次設(shè)計中，對各個零部件進行金屬特殊連接口設(shè)計，如出現(xiàn)連接錯誤，則攀登裝置無法使用，以此保證連接的正確性，提升工作人員的人身安全。對上述內(nèi)容進行整合，至此，輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置設(shè)計完成。

2裝置測試分析

在本次研究中，設(shè)計出一種輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置，為驗證此裝置具有相應(yīng)的應(yīng)用價值，且符合此裝置的設(shè)計目標(biāo)，構(gòu)建裝置測試分析環(huán)節(jié)，對其應(yīng)用效果進行判定分析。

2.1測試準(zhǔn)備及測試項目設(shè)定

在本次測試中，對裝置的連接情況進行分析，如連接可靠且拆卸方便。在對此裝置使用過程中工作人員的安全帶更替次數(shù)進行統(tǒng)計分析，以此確定此設(shè)備在一定程度上可提升工作人員的安全性，并降低作業(yè)風(fēng)險。在裝配前，對裝置的零部件進行清潔，且清潔的過程中不能導(dǎo)致零件破碎或形變。在清潔完成后，按照說明書對裝置進行組裝。組裝完成后，對設(shè)備的各個連接點進行檢測與分析，確定裝置連接的穩(wěn)定性。

在零件組裝檢測完成后，對裝置的安全性進行分析。本次測試中，為避免真實試驗對輸電線路正常運行與工作人員安全的影響，采用模擬仿真的形式，對設(shè)備的操作安全性進行評估。在仿真軟件中構(gòu)建1.00km、3.00 km、5.00km、8.00km以及10.00km的輸電線路，并在其中每隔500米構(gòu)建1個高壓線桿。同時，在此軟件中輸入文中裝置與原有裝置相關(guān)參數(shù)構(gòu)建裝置模型，對攀登轉(zhuǎn)移線路全程后的設(shè)備安全帶替換次數(shù)進行統(tǒng)計，將其作為設(shè)備安全性能輸出。

2.2測試結(jié)果分析

對上表中數(shù)據(jù)進行全面分析可以看出，在相同的輸電線路長度條件下，本文裝置安全帶替換次數(shù)較少，且呈線性分布。與原有裝置相比，本文裝置在相同的輸電線長度下可縮減安全帶替換次數(shù)，降低安全帶對工作人員人身安全造成的風(fēng)險。對上述內(nèi)容進行整合后可以判定，本文裝置的使用效果較好。與此同時，本文裝置在一定程度上可提升工作人員的安全性。

3結(jié)束語

為了提升配電線路檢修的安全性，本次研究提出了一種應(yīng)用3D打印技術(shù)與金屬激光切割技術(shù)的輸配電線路攀登轉(zhuǎn)移專用裝置。設(shè)定應(yīng)用測試環(huán)節(jié)對其裝置的使用效果進行了分析，確定了此裝置在應(yīng)用過程中的安全性。由于技術(shù)上的限制，此裝置在部分領(lǐng)域還存在一些問題，在日后的研究中還需對其進行優(yōu)化，以免對工作人員在檢修中的安全性造成影響。

參考文獻

[1]謝李為，柳祎璇，曾祥君，等.基于VMD和S變換的多端輸電線路故障定位[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2019，31（02）：126-134.

[2]楊杰，李鵬輝，陳澤中，等.光纖激光切割對醫(yī)用金屬L605管切面質(zhì)量的影響[J].材料熱處理學(xué)報，2019，40（08）：84-90

[3]吳陳銘，戴澄愷，王昌凌，等.多自由度3D打印技術(shù)研究進展綜述[J].計算機學(xué)報，2019，42（09）：1918-1938.