提升架空光缆施工效率的研究

彭根基 褚建立 毕杰龙

国网禹城市供电公司 山东省德州市 251200

摘要：在国家电网智能化和自动化升级改造工作中，输电线路光缆的更换是其中的重要一环，而光缆更换工作的第一步就是对老旧光缆进行切割，传统人工切割光缆工作需要利用升降机将工作人员抬升至一定高度，人力物力花费巨大且具有较大危险性。根据这一问题本文设计了一种架空光缆断线器，详细介绍该光缆断线器的工作原理和结构组成，并分析该设备的广泛应用所带来的经济效益，该光缆断线器结构明确，操作简单，具有较大的实际应用价值

关键词：电网改造；光缆更换；光缆断线器；工作原理；结构组成

1引言

输电线路光缆是实现电网自动化和智能电网的最基本设施，线缆检测的各类信息以及配电站发出的信号都需要通过光缆进行传输^[1]。尤其是在建设具有中国特色国际领先的能源互联网的目标中，光缆设备的健康稳定运行更是基础保障。现有的ADSS光缆存在有结构性缺陷并且技术落后，最重要的是“三跨”问题，即跨越高速公路、高速铁路、重要输电线路^[2]。对电网的安全稳定运营带来较大隐患，需要逐步将该类光缆进行替换。而光缆的更换工作首要的就是对老旧的架空电缆进行切割，但是传统的架空光缆切割工作是有人工来完成，不仅需要完成大量的前期准备工作而且实际工作效率较低，具有较大的危险性。本文根据这一问题设计了一种可以在光缆上行走切割的光缆断线器，能够实现遥控控制，做到在光缆上自由前进后退，远程遥控切割。解决传统光缆断缆施工中的诸多问题。

2现有光缆施工方式的缺陷

现有的人工切割光缆工作主要存在有以下三点缺陷，第一，光缆切割的前期准备工作繁多，如果光缆切割地点是在公路旁首先就需要与公路管理部门沟通协调，其次调配大型升降车来协同工作，除此之外还需要对进行切割光缆的工作人员进行安全作业培训，而且进行高空作业的工作人员也必须要求有相应的操作资质^[3]。第二，采用升降车来完成工作受到地理环境的严格限制，例如在降雨之后的田地或者存在有较多沟壑的山地等地区，升降车可能会由于地面泥泞较多无法顺利行进或者没有平稳的停靠位置，这些因素都会导致光缆的切割工作无法顺利进行^[4]。第三，光缆的切割过程完全依靠人工来完成，不仅工作效率低下而且具有较大危险性，升降车需要将工作人员抬升至合适高度，过高或过低都无法顺利展开后续工作，这一过程就需要多个人员来协同指挥完成。光缆本身质地较为坚硬，而且架设在高空的光缆张力较大，而工作人员需要单手固定好光缆，再用另一只手进行切割，这一过程需要消耗大量的体力，并且随时伴随有割伤割断手指等问题的出现，现在正值炎热夏季，在高空作业的工作人员更容易流失体力甚至中暑，这也增加了从高空掉落的危险性。

综合上面的分析可以看出传统的人工光缆切割工作不仅费时费力而且危险性较大，需要设计一种全新的光缆切割方式来提升工作效率，采用机械设备代替人工是必然选择，所以针对上述提出的问题设计了一种架空光缆断线器，其操作简单安全，续航性较强，功能完善，下面具体介绍其工作原理和结构组成。

3架空光缆断线器的设计

3.1结构组成

本项目所设计的光缆断线器主要由供电电源、行走机构、自动切线装置、远程遥控装置、光缆保护装置等部分组成。该断线器的工作过程如下：工作人员将断线器放置在需要切割的光缆上方，该操作需要工作人员登上杆塔，而剩余工作只需要工作人员在地面上完成即可，这样可以最大限度地确保工作人员的人身安全。在确定断线器可以在光缆线路上顺利行走之后，工作人员利用射频遥控器控制断线器前进或后退，在到达指定切线位置后。自动切线装置开始启动，迅速准确地切割光缆。在光缆切割工作完成后光缆保护装置完成后续工作，光缆保护装置设置机械夹紧机构，在光缆切割过程中将光缆夹紧，确保自动切割过程中的安全性。在完成光缆切割工作之后，保护装置通过钢线棘轮装置将断线器和光缆同时缓慢下降最终到达地面。下面介绍各部分的具体组成和作用。

供电电源采用容量为20000mAh的锂离子电池，电池在充满一次后可持续工作6-8个小时，而且锂离子电池的能量密度较高，所以电池的总体体积较小，便于断线器其它设备的空间布局。行走机构主要由可调节式走槽、主动轮、从动轮等结构组成，通过调节从动轮和主动轮的相对位置来满足不同类型光缆的线径，基本可以实现市面上主流的电线光缆切割，利用电机驱动主动轮再带动从动轮来实现断线器在光缆上的自由行走。自动切线装置主要由蓄力弹簧机构和切割刀片组成，在通常情况下蓄力弹簧处于压缩状态并且将刀片的刀刃部分夹紧，切割刀片的尾端由可自由转动的转轴固定，断线器到达需要切割光缆的位置，释放蓄力弹簧产生较大的弹力推动切割刀刃切断光缆，蓄力弹簧再重新回收蓄力。蓄力弹簧机构的弹出和回收都由远程遥控装置进行操控。远程遥控装置主要由射频信号发射器和接收器组成，射频信号可传输距离长，抗干扰能力强，在野外光缆安装工作中具有独特优势，远程遥控主要包括控制行走机构主动轮的前进后退，自动切线装置蓄力弹簧的弹出回收，光缆保护装置夹紧机构的控制以及棘轮装置的上升下降控制。光缆保护装置主要由机械夹紧机构和钢线棘轮机构组成，由于电线光缆的安装通常距离地面8-10米，如果在自动切割光缆过程中为未夹紧光缆，光缆自由下落可能会砸伤工作人员并且导致光缆内部受损，所以为了确保光缆安装工作过程的安全性，必须将两端的光缆夹紧。在完成光缆切割工作之后再通过钢线棘轮装置将断线器和已切割光缆同时降落到地面。

3.2优势分析

本项目设计的光缆断线器操作简单、体积小巧、工作安全。有效解决了传统光缆切割工作流程中存在的各种缺陷和安全风险，下面主要从三个方面分析所设计的光缆断路器具有的优点。

1. 有效提高了光缆切割的工作效率和安全性，在使用光缆断路器的过程中，唯一需要人力高空作业的步骤是工作人员登上杆塔将光缆断路器安装在光缆上，其余所有工作都只需要工作人员在地面上完成，单个工作人员就可以完成多段光缆的切割工作。除此之外在断路器切割完成后自动下放光缆，不需要工作人员对光缆额外进行牵拉工作，极大降低了工作人员的工作量。

2. 极大降低了光缆切割工作的人力物力花费，在传统光缆切割工作中需要调配大型升降车将工作人员抬升至一定高度，如果遇到泥泞田地升降车的行进也是一大难题，而且人工切割光缆需要多人登上杆塔协同工作。但是采用光缆断路器就不需要配置任何大型机械设备，工作人员也不需要具备丰富的高空作业经验，在有效提升工作效率的同时工作人员的调配也会更加灵活。

3. 具有良好的推广和应用价值，本项目设计的光缆断线器暂时只应用于光缆的切割断线工作，但是该设备的设计思路还可以扩展应用于输电线缆等高空线路的切割工作，只需要将相关装置进行调整和优化即可，或者将动轮与切割刀刃更改为可更换式就可以满足各类线缆的切割工作。

4结论

本项目设计的架空光缆断线器操作简单，维护成本低。有效解决了传统光缆切割过程中存在的诸多问题，但是在以下两个方面还需要进行优化和改善，首先是光缆保护装置中的夹紧机构的设计，由于各种光缆线径等参数的不同，如果采用统一的光缆夹紧力度可能会导致较大线径的光缆损坏，所以如何调整控制夹紧机构力度是后续设计的一大重点，其次智能化和可靠性需要进一步提高，最终实现整个光缆切割过程完全自动化。

参考文献

1. 管良,曹远,孟昭显.输电线路光缆故障问题与解决方法探讨[J].电子制作,2019(22):97-98.

2. 陈洪钦.浅谈电力ADSS光缆“三跨”改造设计[J].通信与信息技术,2020(05):73-74+80.

3. 卢山,崔洁.光缆线路工程施工技术控制要点探析[J].长江信息通信,2021,34(05):136-138.

4. 陈义召.光缆线路通信系统工程传输设计及其光纤选择[J].中国高新科技,2020(19):60-62.

彭根基 1991/06/08 男 汉族 山东临沂 本科学历 助理工程师 国网禹城市供电公司 邮编“251200” 研究方向：电力通信运维

褚建立 1975/09/04 男 汉族 山东德州 专科学历 助理工程师 国网禹城市供电公司 邮编“251200” 研究方向：电力通信运维

毕杰龙 1988/07/18 男 汉族 山东德州 本科学历 国网禹城市供电公司 邮编“251200” 研究方向：电力通信运维