高压输电线路避雷器安装与更换带电作业自动化技术分析

高压输电线路避雷器安装与更换带电作业自动化技术分析

宋政霖 ,杨洋

西安明德理工学院

摘要：本文主要研究的是高压输电线路中的避雷器安装及其更换带电作业过程中的自动化技术。包括高压输电线路避雷器概述、高压输电线路避雷器安装及其更换带电作业自动化技术。希望通过本次的分析，可以为高压输电线路中的避雷器自动化带电安装与更换作业提供一定参考。

关键词：高压输电线路；避雷器安装；避雷器更换；带电作业；自动化技术

前言：对于高压输电线路而言，避雷器是一个至关重要的安全防护设备。而在避雷器的带电安装与更换过程中，为充分满足其带电作业需求，相关单位与技术人员就需要深入研究其自动化技术，并结合实际情况，对此项技术加以合理应用。通过这样的方式，才可以有效确保避雷器的带电安装及其更换效果，满足其实际应用需求。

一、高压输电线路避雷器概述

    在高压输电线路中，避雷器是一个非常关键的组成部分。通过避雷器的合理设置与应用，可使高压输电线路免受户外雷电伤害，确保其安全稳定运行。因此，在当前的高压输电线路中，避雷器已经得到了普遍应用，并发挥出了非常显著的应用优势。就目前的高压输电线路来看，应用在其中的主要避雷器类型包括氧化锌避雷器、管型避雷器、阀型避雷器等。不同避雷器适用条件、应用方法等也都会存在一定的差异性，所以实际应用中，电力单位与工作人员须根据实际情况来选择合理的避雷器装置，并做好其安装、运维和更换等工作，以此来保障其防雷保护效果，维持高压输电线路的良好运行[1]。尤其是对于其带电安装与更换作业中的自动化安装技术，研究者与技术人员更是应该加大研究力度，使其在此项工作中得以良好应用。

二、高压输电线路避雷器安装及其更换带电作业自动化技术

    为提升高压输电线路中避雷器带电更换安装工作的自动化效果，本次特对其自动化技术进行了研究。包括传统的避雷器人工安装技术、避雷器更换带电作业中应用的自动化工具、避雷器带电更换作业中的自动化安装操作以及绝缘措施等。以下是对其安装与带电更换作业中的自动化技术应用所进行的分析。

（一）避雷器安装技术

因为不同避雷器具有不同的外形和尺寸条件，以及不同的外表面材质，所以在对其自动化安装与带电更换技术进行研究时，研究者与技术人员一定要对此做到充分考虑，以此来确保其安装技术的适应性。比如，在当前最常见的环形电极外串联间隙避雷器安装时，需要采用金属支架将避雷器连接到绝缘子上，在杆塔横担上完成安装，并使其环形电极和被保护的绝缘子轴心保持相同。图1是绝缘子避雷器整体连接示意图：

图1-绝缘子避雷器整体连接示意图

如果不考虑安装前期的一些防护工作，通常情况下，其人工安装步骤包括以下几个：1）将绝缘子和横担连接位置的螺母松开。2）将绝缘子扶住并向上抬起，使其和横担上部空出一定的间隙。3）将避雷器从环形电极开口位置插入到绝缘子中。4）在绝缘子和横担之间的间隙里 插入避雷器金属支架，调整好绝缘子和避雷器之间的距离，使环形电极和绝缘子保持同心，并使其形成一定的串联间隙。5）将绝缘子放下，将金属支架压住。6）重新将螺母拧紧，整体的避雷器安装便由此完成。

经上述安装步骤可见，避雷器的人工安装具有比较繁琐的步骤，且安装中不可停歇。为使这种情况得以良好改善，具体安装时，就需要应用到一套足够专业的自动化工具，使其配合机器人系统完成避雷器的带电更换安装。

（二）避雷器更换带电作业自动化工具

    本次所研究的高压输电线路避雷器带电更换安装自动化工具是两个可以协同作业的机器人手爪。其中，主手爪的操作对象是绝缘子，副手爪的操作对象是避雷器。具体应用时，可将主手爪下端和绝缘杆连接，通过手爪下方的电池为其供电；或将其与机械臂连接，通过机器人为其供电。副手爪与主手爪的应用及其供电原理相同。主手爪的顶端是电动扳手，主要负责对绝缘子下方的螺母进行松紧操作。将抓握器和抬升装置设置在主手爪侧向，用抓握器抓住横担，用抬升装置抬升绝缘子，这样便形成了一个稳定性良好的操作平台，以免出现倾覆问题。将导轨连接到抓握器和抬升装置之间，这样便形成了一个移动副[2]。通过该自动化工具的合理应用，便可充分满足避雷器在高压输电线路中的带电更换安装作业需求，以此来简化其作业流程，显著降低人工作业量，在提升整体安装效率的同时进一步确保安装质量。

（三）避雷器更换带电作业自动化操作

在通过上述自动化装置对高压输电线路中的避雷器进行带电更换时，首先需要移动其主手爪，使原本位于横担上方的抓握器向下将横担抓握住。这时的电动扳手将处在螺母下方。将相应的操作指令发送给电动扳手，使其电机带动着丝杠旋转，从而将螺母拧动松脱。在松脱螺母的操作中，自动化工具里的抬升装置将会接触到绝缘子，并借助于移动副稳定抬升起绝缘子，使其从横担表面上脱离，并和横担之间形成足够大小的间隙。副手爪在此时会自动将避雷器抓取，使其水平运动到绝缘子位置，并从开口位置将环形电极插入到绝缘子内部。在此过程中，连接的金属支架也将会被插入到绝缘子和横担间隙内。

将电机正转指令发送给主手爪，在接收到这一指令之后，电动扳手便会将螺母拧紧，抬升装置也会落下绝缘子，最终通过螺母拧紧的方式将绝缘子、避雷器以及横担固定在一起。之后，主手爪中的抓握器会将横担松开，副手爪也会将避雷器松开，并离开横担。避雷器在高压输电线路中的带电更换安装作业便由此完成。

（四）避雷器安装更换中的绝缘措施

    在本次所设计的高压输电线路避雷器自动化带电更换安装工具中，其主手爪中的抓握器以及电动扳手均为硬质铝合金材质，其抬升装置的末端部件为可更换部件。具体应用时，如果绝缘子外表面材质是硅胶，可将硅胶垫材料包裹在抬升装置的末端金属骨架上。通过这样的方式，不仅可以使抬升装置具有良好的绝缘效果，同时也可以有效防止其末端的金属材质将绝缘子外表面的硅胶层划伤，使避雷器和绝缘子都得到良好保护。如果绝缘子外表面材质是陶瓷，其抬升装置的末端部件需要更换成金属材质，这样便可使其更容易伸入到间距更小的绝缘子伞裙间隙里，从而达到良好的绝缘效果。对于应用在这一部件中的非金属材质，目前最为常用的是PE聚乙烯材质，此种材质的抗低温性能非常好，且其分子结构具有较强的稳定性，对于酸碱侵蚀的抵抗能力以及电绝缘能力都非常强[3]。所以在此种情况下，工作人员通常会将PE聚乙烯材质用作自动化工具主手爪中的抬升结构末端部件，以此来满足其实际应用时的绝缘需求。

结束语：

    综上所述，对于高压输电线路中应用的避雷器，其安装和带电更换都是十分关键的技术内容。在传统的操作模式下，避雷器需要通过工作人员手工安装，因安装过程中涉及到的作业环节比较多，技术要求较高，所以其安装效率和质量都很难达到理想化。基于此，本次便研究了一种避雷器带电更换作业中的自动化安装工具与安装技术。将该技术合理应用到高压输电线路避雷器安装工作中，不仅可使其作业流程得到进一步的简化，从而提升其安装效率；同时也可以达到更好的稳定与绝缘效果，从而使其安装质量得以良好保障。这对于避雷器在现代高压输电线路中的良好安装、更换、应用及其发展而言都将具有非常显著的影响意义。

参考文献：

[1]张敦晶.考虑雷击过电压分布特性的±800kV避雷器装设策略研究[D].南昌大学,2021.

[2]明宇.特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护技术[J].通信电源技术,2020(05):257-258.

[3]王本武,王伟夫.线路避雷器在苏洼龙水电站110 kV高压输电线路中的应用[J].四川水力发电,2019(03):133-134.