适用于无人机抛挂的双头滑车工艺分析及应用

适用于无人机抛挂的双头滑车工艺分析及应用

周博 金红兵 孙逊 郭远超 牛振 

（国网浙江省电力有限公司衢州供电公司   浙江衢州市   324000）

摘要  随着多旋翼无人机在电力行业中的广泛运用,基于多旋翼无人机搭载抛挂装置，辅助在导线、地线及横担上作业的应用场景更加多元丰富。本文对适用于无人机抛挂的专用双头滑车工艺分析研究，该装置结构简单，质量轻，可显著提高工作效率和安全性，对比以往输电线路带电作业及停电检修作业有着巨大的优势，该装置及工艺有人员配备少，操作性简便，安全高效和实时监控等特点。

关键词双头滑车   导地线   通用性

0引言

目前传统输电线路带电作业，主要采用荡入法、软梯法等方法进出电场，作业人员需频繁转位，塔上作业流程繁琐，除等电位作业人员外，通常还需要其他塔上作业人员配合，且可能存在因安全距离不足无法开展带电作业的情况。采用无人机结合电动升降装置带电作业能够直接到达作业位置，省去登塔、塔上转位进入电场、攀爬导地线、转位到达作业点等程序，有着作业时间短、工作效率高、适用性广、更安全等优势，自2016年起已在甘肃、辽宁、河南、浙江等地开展应用，效果显著。

 1双头滑车装置概述

结构如图1所示，专用双头滑车挂设导地线简图，材料是铝合金，一种冷处理锻压合金材料，具有强度高、重量轻、微小结构控制好、加工性良好，宜于用于高压结构零件的高强度材料。

1导线；2专用双头滑车；3专用挂环；4专用挂钩；5连接杆；

6短绳；7无人机；

图1 绳索悬挂装置（双头滑车）现场示意图

如图1所示是一种操作简单方便的导线双头滑车抛挂装置,包括抛挂装置本体,双头滑车抛挂装置本体上部的开口钩挂孔和下部呈双头状的两个开口轴承通孔,滑车开口钩挂孔的开口处设置有用于防止绳索滑出的上盖板。滑车开口轴承通孔上设置有用于装卸导线的开口部,在导线双头滑车抛挂装置中部的开口式牵引绳孔旁侧设置牵引绳锁紧结。使用时,导线位于槽形部位,开口轴承通孔上设置有用于防止导线滑出的上盖板,滑车下端轴承通孔应在滑车挂设导线完毕后，利用2倍作业高度的牵引绳将自动升降装置的主攀登绳导入，并固定牢靠。该装置结构简单,操作方便、灵活,安全可靠。

2作业工序

(1)通过5m长的绝缘绳将无人机与双头滑车顶端挂环连接；(2)将2倍作业高度牵引绳穿过下端轴承；(3)起飞、上升无人机，使双头滑车导线开口侧朝导线，并将导线送入开口板内；(4)降低无人机高度，使开口板闭合锁住导线；(5)无人机脱离双头滑车上端圆环，降落无人机；(6)通过2倍作业高度的牵引绳将2.5倍作业高度的主升降绳导入双头滑车下端轴承内，并做3次悬重冲击实验，合格；(7)将一端固定地面，另一端连接电动升降装置，进行等电位或检修作业。

3理论计算依据

该装置在使用过程中与地面夹角、与导地线夹角等关系：

......(1)

其中：

以双头滑车承受的垂直荷载大小来判断：

        ......(2)

        ......(3)

为导地线滑车与地面夹角；

为固定地点与导线水平角度；

为导线每米重量，N；

分别为杆塔前后档距，m；

分别为杆塔挂点前后档高差，m；相邻杆塔悬挂点较高时取“+”号，较低时取“-”号；分别为杆塔前后档导线水平张力，N。

双头滑车承受垂直荷载，除了静荷载，还应考虑一定的动荷载系数，一般取1.2，考虑动荷载系数后，不得大于滑车的额定荷载，较为精确的计算公式如下：

         ......(4)

为导线垂直荷载，为杆塔前后挂点高差角。

4 实验证明理论计算值

 负重双头滑车公式验算：

                   ......(5)

             其中：-滑车安全负重（N)

                   -滑轮直径（mm），取64mm

             经计算得：

绕出下端轴承绳头的拉力可按以下公式计算：

            ......(6)

         其中：S-滑车绕出绳头的拉力；

               f-滑车阻力系数，f=1.04；

               Q-自身重力，Q=1KN;

               n-滑车工作绳数，n=1；

               k-导向滑车数，取1；

经以上公式进行验算：

......(7)

故该双头滑车满足承载力要求

5 结论

利用无人机搭载专用双头滑车进出电场能够直接到达作业位置，省去登塔、塔上转位进入电场、攀爬导地线、转位到达作业点等程序，有效减少时间成本和人力资源成本。同时解决传统方法因安全距离不足无法实现带电作业的问题。进出电场流程简化，也大幅减小作业人员高坠风险和触电风险。综上，使用双头滑车作业法经济效益、社会效益、安全效益均提升显著。

1.直接到达作业地点，无需通过登塔进行等电位，平均作业时间减少1.5小时。

2.大幅度降低转移电位过程中带来的安全隐患。

3.简化作业现场组织措施、技术措施，避免作业过程中因繁琐步骤造成不安全后果。

4.通用性强，能够适用于多种环境复杂情况下的带电作业及停电检修。

6参考文献

[1]国家能源局. 电力设备预防性试验规程: DL/T 596—2021[S].2021.4.

[2]输电线路滑车倒挂施工工艺[J]. 于彦秋.电力设备管理,2020(11)

[3]整体升降或放紧线滑车[J]. 赵全林.电力建设,1996(01)

[4]新型自驱动封网滑车的设计[J]. 肖斌;季彤天;张峥;沈建明;丁华峰.今日制造与升级,2022(02)

[5]自动挂脱线滑车的研制与应用[J]. 黄华安.技术与市场,2022(11)

[6]新型架空输电线路维护检修滑车[J]. 范文献.黑龙江电力技术,1986(01)