CN110601070B - 输电线路高空电热异物切割器 - Google Patents

Abstract

本发明属于输电线路高空作业技术领域，涉及一种输电线路高空异物清除的工具，包括绝缘杆和设置在该绝缘杆一端的电热切割部，所述电热切割部包括用于切割异物的发热头、控制发热头温度的温控模块和供电电源。本发明一方面通过发热头的高温破坏输电线路上的异物结构，不需要提供较大力臂的发力点，减小了作业半径或者作业空间需求；另一方面因为清除方式的改变，在清理过程中基本排除了拨拉动作，可以减小作业对输电线路强度和安全距离的影响，防止作业造成输电线路出现明显机械损伤或者增加损伤隐患；还有一方面因为对体力要求低，分割失败率低，作业人员的整体作业时间得到了大幅缩短。

Description

输电线路高空电热异物切割器

技术领域

本发明属于输电线路高空作业技术领域，尤其涉及一种输电线路高空异物清除的工具。

背景技术

架空的输配电网中，如果有异物刮到输电线路上会增加线路跳闸风险，严重会引发大面积停电，因此需要对输电线路上的异物进行及时清理，清理方法有两种，一种是通过地面设备操作，另一种是通过在杆塔上高空作业工具操作。现有用于异物清除的高空作业工具为前端加装钩、刀、剪刀等部件的操作杆，但是这些工具均为采用拨拉、剪切等机械操作方法，依靠刀刃切割或者钩住后通过人力拉拽完成异物清除。实际操作中，输电线路高空异物大多为地膜、大棚盖膜、防尘网、广告条幅等高分子薄膜材质，强度大，韧性强，断裂形变率大，使用现有技术清除难度大，由于人员登塔已经消耗了大量体力，加上杆塔上作业空间狭小，难以找到合适的着力点，不容易发力，所以异物清除工作需要多次转移工位，费时费力。

发明内容

本发明目的在于提供一种输电线路高空电热异物切割器，能够大幅度的减少作业人员发力，同时大幅度缩短输电线路上异物清除的作业时间。

本发明提供的技术方案是：一种输电线路高空电热异物切割器，包括绝缘杆和设置在该绝缘杆一端的电热切割部，所述电热切割部包括用于切割异物的发热头、控制发热头温度的温控模块和供电电源。该技术方案将传统作业中清理异物时的操作动作从拨拉、剪切等需要着力点和杠杆力的动作方式，变更为热力波坏这种几乎不需要着力点的动作方式，作业人员清除异物时，可以用直接的热切割代替拨拉到位后的剪切，用发热头的高温将异物分割后自然坠落等方式清理输电线路异物。

上述技术方案的一个改进在于：所述绝缘杆的另一端设有与所述温控模块隔离连接的调温开关，所述调温开关用于向温控模块发送温控信号，所述隔离连接方式包括光耦隔离、磁耦隔离或者容耦隔离。

上述技术方案的一个进一步改进在于：所述绝缘杆设有磁体和测量该磁体磁场强度的光纤磁场传感器，所述温控模块与光纤磁场传感器连接，所述调温开关与所述磁体连接。特别的，所述磁体包括电磁体或者永磁体。

上述技术方案的一些实施例中，发热头可以为刀片状、勾状、铲状、柱状，环状等便于对异物局部实施加热的形状，优选的实施例中，发热头为硬质材质便于切割的片状。

在本发明一些对于发热头的改进实施例中，发热头外缘设有相对发热头本体更薄的刃部，以便一方面在发热头的高温软化异物后，不必等待其完全融化即可通过刃部将异物分割，以减少作业时间，另一方面，由于发热头容易沾染异物残留，通过刃部减小异物沾染面积，延长发热头清理间隔，从而减少高空作业时间。

在上述一些对于发热头的改进实施例中，进一步改进在于，发热头的一侧设有与发热头活动摩擦配合的刮刀板，以便通过摩擦配合及时刮除发热头上的异物残留，防止其碳化形成隔热层，从而影响发热头的高温破坏作用。

在本发明一些具有刮刀板的实施例中，所述绝缘杆的另一端设有刮刀推杆，所述刮刀推杆与刮刀板连接，以便作业人员在手持端即可操作刮刀板刮除异物残留，而不是只能在收回绝缘杆后才能对发热头进行清理。

在本发明的一些实施例中，为了通过绝缘杆手持端的装置即可读取或者控制发热头本体、表面或者其他敏感点的温度，绝缘杆设有用于传递温控信号的光路介质，以便相应的温控信号可以通过光路传给绝缘杆手持端的装置，同时保证绝缘杆的绝缘性。在一些具有光路介质的改进实施例中，所述绝缘杆由多节绝缘短杆可拆卸依次连接的组成，各个绝缘短杆的光路介质首尾依次连接成用于传递温控信号的光路，以便本发明中输电线路高空电热异物切割器具有便于携带的或者便于存放的收纳形状。

本来发明带来的有益效果是：一方面通过发热头的高温破坏输电线路上的异物结构，不需要提供较大力臂的发力点，减小了作业半径或者作业空间需求；另一方面因为清除方式的改变，在清理过程中基本排除了拨拉动作，可以减小作业对输电线路强度和安全距离的影响，防止作业造成输电线路出现明显机械损伤或者增加损伤隐患；还有一方面因为对体力要求低，分割失败率低，作业人员的整体作业时间得到了大幅缩短。

附图说明

图1是本发明实施例一中输电线路高空电热异物切割器结构示意图；

图2是图1实施例中电热切割部的电路模块连接示意图；

图3是本发明实施例二中输电线路高空电热异物切割器结构示意图；

图4是图3实施例中光纤磁场传感器连接示意图；

图5是本发明实施例三中绝缘短杆的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例三中绝缘杆的拼装示意图；

图7是本发明实施例四的输电线路高空电热异物切割器结构示意图；

图8是图7实施例中发热头结构侧视示意图；

图9是图7实施例中发热头结构俯视示意图；

其中，10、绝缘杆，11、手持端，12、作业端，13、绝缘短杆，14、光路介质，20、电热切割部，21、调节开关，22、温控模块，23、供电电源，24、磁体，25、光纤磁场传感器，26、光纤，30、发热头，31、刃部，32、刮刀板，33、刮刀推杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明内容，以供本领域技术人员理解实现或者在此基础上进一步完善本发明提供技术方案。但应该理解，本发明还存在其他实施例而不偏离本发明的精神和范围，对实施例的详细说明用于提出本发明操作的最佳模式，但并不限于对本发明的特征和特性描述。

实施例一

如图1、2所示，本实施例是一种输电线路高空电热异物切割器，以下简称切割器，包括绝缘杆10，绝缘杆10的一端为手持端11，另一端为接近高空异物的作业端12。作业端12设有用于切割高空异物的电热切割部20。电热切割部20设有用于直接与高空异物接触的发热头30。电热切割部20还设有绝缘外壳，绝缘外壳内部设有控制发热头30温度的温控模块22和为发热头30及温控模块22提供电能的供电电源23，绝缘外壳外设有调节开关21，调节开关21与温控模块22连接并向其提供温控信号。

本实施例中，绝缘杆10的长度大于作业时对应输电线路电压等级要求的绝缘距离，绝缘杆10也可以由多根绝缘短杆首尾拼接，以便调节长度从而适用不同电压等级要求。

本实施例中，作业端12或者电热器切割部20中轴对其，本发明的其他是实施例中，作业端12或者电热器切割部20，也可以采取不同的形状和重心匹配关系，以便使切割时手持端11具有更好的舒适度。

本实施例中，发热头30采用圆柱形硬质合金铜棒，具有一定的弹性，绝缘外壳内设有陶瓷固定座，发热头30插入陶瓷固定座，插入处缠绕发热丝并设有与温控模块22连接的温度传感器，温度传感器可以为PT1000等热电阻或者S型热电偶等高精度热电偶，最佳测量温度段应在200至400℃，用于为温控模块22提供反馈的温度信号。

本实施例中，调节开关21包括开关段和调节段，开关段用于控制温控模块22的开启和关闭，调节段用于控制温控模块22的温度给定信号，调节开关21向温控模块22发送的温度给定信号可以是电压、电流、电容、脉冲计数、脉宽等模拟量，也可以是具有通讯协议的数字量。温控模块22根据温度给定信号通过调整发热丝电流控制发热头30的温度。本发明的另一些实施例中，可以不设置外部的调节开关21，而是固定发热头温度在300℃，同时供电电源为可拆卸式，在装入供电电源后发热头即开始工作，直到拆除供电电源后，发热头停止工作。

本实施例中，供电电源23包括充电电芯和充电电路，充电电路包括始终工作的电芯温度保护回路，在充电电芯充放电温度过高时阻止充电电芯的放电，同时充电电芯设置在绝缘外壳内远离陶瓷固定座的一侧，并在充电电芯与陶瓷固定座之间设有真空或者泡沫等阻热材料的隔热层。

本实施例操作方法如下：

S1，携带切割器攀登杆塔至接近高空异物处的作业平台，一般是横担位置。

S2，根据高空异物材质和后厚度等具体状况，打开切割器调节开关，并调整至何时温度，一般是300℃左右，过低不能热熔软化高空异物，过高在热熔高空异物时残留在发热头上的高空异物容易快速碳化形成隔热膜。

S3，手握手持端，将操作端的发热头接近高空异物，通过热量软化热熔高空异物后，通过发热头将高空异物切断，使高空异物失去支撑平衡自然坠落。

S4，当重复步骤S3切割多个高空异物后，手持端逐渐费力时，收回切割器，对发热头进行刮除清理后，继续重复步骤S3直到作业完成。

在上述操作过程中，高空异物被先热熔后分断，替代了剪切操作，当发热头与高空异物的接近而未完全接触时，高空异物不会对切割器产生反作用力，但此时已经开始热熔软化；当发热头插入高空异物时，插入点已经预先软化，插入动作不会给切割器该来较大反作用力，高空异物本身的自重或者惯性使得高空异物不会被推向更远位置，不必使用钩子通过勾拉扯断高空异物或者拉近后另行剪断；当切割器在接触高空异物后沿任何一个方向做切割动作时，由于上述先软化后热熔分断的原理，在该切割方向上切割器也不会受到较大的反作用力，使得手持端由于杠杆作用的放大，显著减小了切割动作需要的控制力，达到作业省力的目的。

使用效果：

为验证本发明技术效果，选取部分地区进行了对比试验，下表是使用传统钩刀法处理高空异物的时间统计：

序号	线路名称	带电作业时间（分钟）	处理日期
				1	110kV吕北线23号	68	1.29
2	110kV东恒线17号	57	2.5
				3	110kV姚堡T4号	61	2.27
4	110kV石填线46号	59	3.4
				5	220kV龙崇I线2号	66	3.4
6	110kV永石线34号	55	3.10
				7	110kV石填线9号	72	3.12
8	110kV南中堡T接线28号	66	3.13
				9	220kV辛尚线22号	57	3.18
10	110kV石填线29号	49	3.19
				11	110kV南中堡T接线63号	77	3.25
12	220kV大馆线28号	54	3.27
				13	110kV崇铁线32号	64	3.30
14	110kV吕东线35号	59	4.4
				15	220kV申大线63号	57	4.15

根据上述本发明输电线路高空电热异物切割器的使用方法，更新了作业流程后，新的处理高空异物的时间统计如下表所示：

序号	线路名称	带电作业时间（分钟）	处理日期
				1	110kV崇铁线69号	34	4.23
2	110kV武兰19号	29	4.28
				3	110kV崇铁线21号	32	4.29
4	110kV翟肥II线9号	22	5.3
				5	110kV宋寨T接线8号	26	5.16
6	220kV辛来I线22号	37	5.19
				7	110kV来填线21号	19	5.25
8	110kV鸡泽T接线6号	27	5.29
				9	110kV大宋线48号	34	6.1
10	110kV崇更线23号	25	6.19
				11	220kV邯来III线13号	33	6.24

从数据中可以看出，更新设备后，高空异物清理时间至少减少至50%，最高减少至20%，显著提高了工作效率，同时根据现场反馈作业疲劳度得到大幅下降，减小了工作人员长时间高专注度作业疲劳造成的安全隐患。

实施例二

如图3、4所示，本实施例是一种便于在作业中调整发热头温度的输电线路高空电热异物切割器，与实施例一的区别在于：绝缘杆10的手持端11处设有与所述温控模块22隔离连接的调温开关21，所述调温开关21用于向温控模块22发送温控信号，温控信号包括温度给定信号。在本发明的一些实施例中，上述隔离连接方式包括光耦隔离、磁耦隔离或者容耦隔离，隔离电压等级应大于切割器适用的输电线路的最大隔离电压等级。如适用于10k输电线路时，隔离连接的隔离电压等级应大于42kV。

优选的，本实施例采用以下的光路与磁路双重隔离的隔离连接方式：在绝缘杆10设有磁体24和测量该磁体24磁场强度的光纤磁场传感器25，温控模块22与光纤磁场传感器25的输出端电连接，所述调温开关21与所述磁体机械连接。具体的，本实施例光纤磁场传感器25位于作业端，温控开关21设置在手持端11，温控开关21可以沿一个滑槽上下滑动，从而带动磁体24上下滑动，光纤磁场传感器25引出的光纤26在磁体24周围沿磁体24轴线缠绕多圈形成光纤环，光纤环处光纤材质为磁光晶体，当磁体24接近或者穿过光纤环时，光纤环感受的磁场强度会增强或者减弱，光纤环内偏振光的偏振角度或发生改变，光纤磁场传感器25感受到这种偏振角的改变后将其转化为电信号用于向温控模块22提供温度给定信号，本实施例的温控模块22工作原理如下：温控模块22内设有比较器，当温度给定信号大于一个阈值时，温控模块22开启并控制发热头30输出一个基础温度，如100℃，当温度给定信号继续增大时，温控模块22控制发热头30输出更大的给定温度，直到到达发热头设定上限阈值，如400℃。

本实施例的一些改进的实施例中，温控模块22内还设有线性矫正电路，用于调整温度给定信号的线性度，便于线性控制发热头30温度，同时在滑槽上设置温度刻度以便显式提供当前温度，也可以设置小型屏幕和额外的电源，通过测量调节开关21在滑槽位置的位置传感器，转化为相应温度显示。

本实施例的一些改进的实施例中，调节开关21还连接有接地线以进一步确保操作安全。

本实施例的磁体24为永磁体，在一些手持端装有额外电源的实施例中，磁体24也可以为电磁体，以提供更高的温控精度。本实施例的光纤26设于绝缘杆10内部，不与绝缘杆10一体的设置。

本发明的另一些实施例中，也可以适用其他测量原理的光纤磁场传感器25，并改进相应的结构，通过改变磁体24位置或者磁场大小控制光纤磁场传感器25向温控模块22输出的温度给定信息。

本实施例与实施例一相比，技术方案一个方面主要解决的技术问题是，通过在手持端设置控制操作部件直接对作业端的温控模块等电路进行控制，从而保证作业安全、可靠、便捷，特别是在发热头调节温度时不必收回绝缘杆11，更进一步的，可以实现对高空异物不同位置、不同厚度或者不同材质的变温切割，变温切割的信号也可以通过手持端向作业端发送。本领域人员知晓，通过其他无线通讯、隔离通讯等现有技术手段也可以实现上述效果，因此使用这些技术手段的技术方案应视为本实施例光路与磁路双重隔离的隔离连接通过等同替换得到一些其他具体实施例。

实施例三

如图5、6所示，本实施例是一种便于在作业中调整发热头温度的输电线路高空电热异物切割器，与实施例二的区别在于：绝缘杆10由多节绝缘短杆13可拆卸的依次连接的组成，电热切割部20位于首节绝缘短杆13，调节开关21位于尾节绝缘短杆13，首节绝缘短杆13和尾节绝缘短杆13之间为中间绝缘短杆13，每一节中间绝缘短杆13设有用于传递温控信号的光路介质14，各个绝缘短杆的光路介质14首尾依次连接成用于传递温控信号的光路。

具体的，本实施例中，各个绝缘短杆13之间螺纹配合连接，根据作业的安全距离或者耐压等级要求调整作业时的绝缘杆11的整体长度。

实施例四

如图7、8、9所示，本实施例是一种切割迅速并且带有刮刀板的输电线路高空电热异物切割器，本实施例与实施例一至三的区别在于：本实施例的发热头30为硬质片状，发热头30外缘设有较为锋利的刃部31，发热头30的两侧设有刮刀板32，刮刀板32连接刮刀推杆33，刮刀推杆33从发热头30一端贯穿绝缘杆10延伸至调节开关21一端。

具体的，本实施例中发热头30为U字型陶瓷片，发热头30内设有发热丝，发热丝从U字型的一端沿U字型延伸到U字型的另一端，实现了陶瓷片的整体发热，使发热头30的表面温度更为均匀。发热头30的外缘所设较为锋利或者纤薄的刃部31，因为厚度较薄，一方面表面温度较高，另一方面具有更好的切割特性。刮刀板32与发热头31两个侧面紧密贴合，可以上下移动活动摩擦配合从而刮除发热头31上的物质残留。刮刀推杆33设在手持端，沿绝缘杆10延伸并连接到刮刀板32，刮刀推杆33嵌入在绝缘的滑槽内，当操作人员沿滑槽上下移动刮刀推杆33时，刮刀板32也随之上下移动对发热头30进行刮除清洁。为防止误操作，本实施例中设置在手持端的调节开关21为设置在绝缘杆10下端调节旋钮，其调节方向与刮刀推杆33的移动方向大致正交。本实施例的绝缘杆10截面为近似的莱洛三角形，以便获得更好的握持感，当绝缘杆10是多个绝缘短杆螺纹拼接成时，可以形成更大的转动力臂，使得拼接更省力。

在本实施例的一些改进实施例中，刮刀推杆33可以通过多连杆、螺杆等现有各种较为复杂的传动机构与刮刀板32连接以获得省力、安全等效果；发热头30也可以为J字型等异型结构，也可以是带有螺纹、突起等的柱状结构，本领域技术人员可以在本发明上述精神的基础上进行进一步的改进以获得改进的适用性。

Claims (8)

1.一种输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：包括绝缘杆和设置在该绝缘杆一端的电热切割部，所述电热切割部包括用于切割异物的发热头、控制发热头温度的温控模块和供电电源；

所述绝缘杆的另一端设有连接磁体的调温开关；

所述温控模块与光纤磁场传感器连接；所述光纤磁场传感器引出的光纤在所述磁体周围沿其轴线缠绕多圈形成光纤环；所述调温开关带动所述磁体相对所述光纤环滑动时，所述光纤磁场传感器根据所述光纤环的磁场变化向所述温控模块提供温控信号；所述温控信号包括温度给定信号。

2.根据权利要求1所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述磁体包括电磁体或者永磁体。

3.根据权利要求1所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述发热头为硬质片状。

4.根据权利要求3所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述发热头外缘设有刃部。

5.根据权利要求3所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述发热头的一侧设有与发热头活动摩擦配合的刮刀板。

6.根据权利要求5所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述绝缘杆的另一端设有刮刀推杆，所述刮刀推杆与刮刀板连接。

7.根据权利要求1所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述绝缘杆内设有用于传递温控信号的光路介质。

8.根据权利要求7所述的输电线路高空电热异物切割器，其特征在于：所述绝缘杆由多节绝缘短杆可拆卸依次连接的组成，各个绝缘短杆的光路介质首尾依次连接成用于传递温控信号的光路。

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