摘要：当前开展输电线路高空作业时用到的承力丝杆功能单一且数字化和智能化水平不足。为此，设计了一种具有承载拉力数字化实时显示和高空作业点与地面安全监管点之间无线传输承载拉力以及承载拉力越限报警功能的新型承力丝杆。探讨了新型承力丝杆的方案设计、主要功能及参数、具体实施方式和实施效果，为输电线路检修工作向数字化智能化迈进提供了借鉴作用。
关键词：输电线路绝缘子；承力丝杆；数字化；无线传输；越限报警
0 引言
输电线路是电力系统的重要组成部分。由于其处于自然环境中，并承担电力输送任务，容易出现绝缘子缺陷，进而影响到输电线路的安全运行，因此需要对有缺陷的绝缘子进行检修更换。
当前国内外在输电线路上广泛采用承力丝杆配套各种金属工具来开展输电线路的检修作业[1]。承力丝杆大致分为：机械式承力丝杆和液压式承力丝杆。机械丝杆结构简单、易于制造、使用较为广泛，适应性好，但使用时不省力、承载能力不高；液压丝杆承载能力高、使用省力，但制造要求高、结构复杂、成本高。国内外对于承力丝杆的研究大多集中在金属材料的使用上，如有的采用碳钢与其它合金元素的合结构钢、有的采用主承力部件为碳钢，外部加入不锈钢或铝合金材料等，但对于在承力丝杆上开展数字化的拉力数值显示和无线传输拉力数值功能的承力丝杆研究鲜有报道。因此，设计一种具有丝杆拉力数值实时显示并可以进行远距离传输功能的新型承力丝杆对于提高输电线路检修工具的数字化和智能化水平有重要工程价值。
本文从方案设计、主要功能及参数、具体实施方式和实施效果等方面探讨了新型承力丝杆的设计研究，为输电线路检修工具向数字化智能化方向发展提供了借鉴作用。
1 方案设计
设计方案如图1、2所示，一种新型承力丝杆，包括钳体2和通过转轴活动连接的手柄13，所述钳体2的内部具有活塞杆11，该活塞杆11的一端连接叉耳1，其另一端连接活塞9，且活塞杆11沿着内筒12内壁作横向直线往复运动，所述内筒12被外筒10包裹其中，所述活塞杆11与钳体2内壁交接处设置有三个限位组件，该三个限位组件分别为第一限位组件3、第二限位组件4与第三限位组件5；所述钳体2一侧通过转动套6连接测力装置8与数字显示及无线传输装置7，且该数字显示及无线传输装置7通过地面无线传输接收装置15接收信号；
叉耳1上设有滚花螺钉14，且滚花螺钉14与叉耳1活动安装；叉耳1的数量为两个，分别设置在钳体2两侧，且每个叉耳1均具有滚花螺钉14；无线传输接收装置15由彩色液晶显示屏和外壳构成，并且彩色液晶显示屏镶嵌设置在外壳上，该无线传输接收装置15的内部具有接收控制电路、无线通讯电路与电源电路；测力装置8由测力传感器、数据采集转换电路、显示电路、无线通讯电路和电池组成；手柄13的末端套接有用于防滑和绝缘的塑胶套。
图1 新型承力丝杆设计方案
图2 地面无线传输接收装置
2 主要功能及参数设计
（1）显示功能：丝杆上的传感器端与地面接收端同时显示。传感器端内置1.3寸OLED显示器；接收端为4.3寸或7寸彩色液晶显示器。
（2）操作功能：可通过传感器端的按键或接收端的触屏进行置零、报警值设置等操作。
（3）报警功能：当丝杆承载的拉力测量值超过设定的报警值时，传感器端与接收端同时报警。
（4）供电能力：丝杆内置锂离子充电电池，充满后可连续工作8小时。
（5）通讯距离：丝杆上的传感器端与地面接收端的无线通讯距离在开阔地时大于150m。
3 具体实施方式
如图1所示，使用时，操作人员的手部握住钳体2和手柄13，使两者向内靠拢，而钳体2的内部具有活塞杆11，该活塞杆11的一端连接叉耳1，其另一端连接活塞9，且活塞杆11可沿着内筒12内壁作横向直线往复运动，因此，当手柄13向下按压时，活塞杆11在内筒12内壁作横向直线运动，同时滚花螺钉14和叉耳1使被检测物件固定在叉耳1内，而内筒12被外筒10包裹其中，给内筒12和活塞杆11的运动提供必要条件，同时在活塞杆11与钳体2内壁交接处设置有三个限位组件，该三个限位组件分别为第一限位组件3、第二限位组件4与第三限位组件5，可以对手柄13的按压起到限位作用；钳体2一侧通过转动套6连接测力装置8与数字显示及无线传输装置7，且该数字显示及无线传输装置7通过无线传输接收装置15接收信号，工作时该装置受到测力装置8的拉力大小实时显示在数字显示及无线传输装置7的数字显示表上，同时通过无线传输接收装置15传输输出数据，拉力数值较大，就可立即停止工作，这样就不会发生安全事故，消除了安全隐患，大大提高了作业的安全性及可靠性。
4 实施效果
与现有技术相比，设计的新型承力丝杆，测控装置由拉力测力传感器、数据采集转换电路、显示电路、无线通讯电路和电池等部件组成，测力传感器和数字显示表之间通过数据传输线连接，工作时丝杠受到的拉力大小实时显示在数字显示表上，便于操作人员实时观测丝杆受力值；无线通讯方式并在地面设有安全人员监测显示端，显示端由彩色液晶显示屏、数据接收处理电路、电池等部件组成；在数字显示表和监测显示端设计制作具有拉力过载报警提示功能的装置；可有效实现输电线路安全检修作业的可控、在控，且操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。同时，数字化显示与远距离传输以及拉力越限报警功能大大弥补了现有使用的输电线路承力丝杆智能化数字化方面的不足，为输电线路检修工具的智能化装备水平提升起到推动作用。
5 结束语
本文提出了一种用于输电线路高空作业的新型承力丝杆设计，其工作时具有承载拉力数字实时显示，并可实现空中作业点与地面安全监管点之间的无线传输拉力数值以及越限报警等功能，有效提高了输电线路检修作业安全，实现了现场安全监管能力大幅提升，并为输电线路检修工具向数字化智能化方向发展提供了新思想和新方法。
参考文献：
[1] 国家电网公司.带电作业操作方法(第1分册 输电线路)[M].北京：中国电力出版社，2009：35-410.
[2] 吴宗泽. 机械设计实用手册（3版）[M]，北京:化学工业出版社,2010.2.
论文作者:李雪涛,孟伟伟,杨恩,张建飞,叶少帅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
标签：活塞杆论文; 拉力论文; 装置论文; 线路论文; 无线传输论文; 组件论文; 作业论文; 《电力设备》2018年第18期论文;