一种用于配网线路的自动送线连接绝缘紧固装置的制作方法

1.本发明属于电气连接装置领域，尤其涉及一种用于架空线路的连接绝缘紧固装置。


背景技术：

2.直接向用户供电的线路称为配电线路，由配电线路组成的网络称为配电网络，简称配电网，或者配网。
3.配电线路是电力系统中承担传输电力任务的重要设施，输电线路在地理上广域分布、数量巨大且种类繁多、运行状态变化迅速。
4.随着时代发展，人们对电力要求越来越高，加强配网线路的改造施工管理，对于配电网线路的安全运行具有十分重要的意义。
5.近年来，为了配合加大电网改造力度、优化营商环境、提升配网不停电作业管理等一系列举措，不停电作业已经是配网运行管理和检修体系中的重要一环。
6.输电线路作为电力系统中承担传输电力任务的重要设施，有效而高效的运行维护工作是保障电力系统安全可靠运行的关键。并且，输电线路在地理上广域分布、数量巨大且种类繁多、运行状态变化迅速、施工工作量相应就非常巨大。在线路各连接金具的操作过程中，在保障降低停电率的大环境下(很多城市的供电部门均已经做出了停电时间不超过xx分钟的服务承诺)，带电作业项目的普及率会大幅度增加，相应的工作量也会更大。
7.目前所知现有的线路金具，大部分是由一线施工人员通过绝缘手套，徒手直接接触，存在着施工人员误触的隐患。根据统计，有很大一部分带电作业施工，是与带电作业人员必须接触带电金具的操作模式有关。
8.当前，在保障降低停电率、提高供电可靠性、带电施工要求日益增加的大环境下，研究开发一套携带方便、施工高效、安全稳定、施工环境适应性强的带电作业工具及适配金具已迫在眉睫。
9.授权公告日为2009年6月10日，授权公告号为cn 201256263y的实用新型专利，公开了一种金具螺栓带电紧固器，其在扭力扳手尾部圆形手柄上活动联接一远程延伸结，绝缘操作杆顶部与远程延伸结联接，在所述扭力扳手工作头附近联接另一绝缘操作杆。用于在地电位(在杅塔上)对防震锤、线夹等金具的螺栓进行紧固，能使螺丝紧驰度达到规定的标准，且作业施工时间短，安全系数高，可改等电位作业施工为地电位施工方式。但是，其需要施工人员双手操作，明显无法在架空线路上或输电铁塔上进行实施。
10.申请公布日为2019年7月5日，申请公布号为cn 109980381 a的发明专利申请，公开了一种电气连接金具及其方法，包含：夹线卡子，其设有第一凹槽；金具本体，其内壁设有供夹线卡子滑动的滑槽，金具本体底部的金具底座上设有用于放置导线和引线并与第一凹槽相匹配的第二凹槽；螺栓，其自下而上依次穿入金具底座上的螺栓孔和夹线卡子上的螺栓孔；弹簧，套在螺栓外侧，旋紧螺栓进行压缩，以控制金具底座与夹线卡子之间距离，弹簧顶在夹线卡子和金具底座之间。本发明可以解决配电线路带电作业时，带电机器人的机械
臂易于将架空线与引线进行带电搭接，且搭接后机械臂可与连接金具脱离，让接线紧固金具(简称“金具”)代替现有的导线连接线夹；具有一定的机械强度与电流导通能力，保证机器人进行带电搭接后，架空线路可长时间安全运行。该技术方案需要带电机器人进行操作，整套带电作业系统需要的配套设施多，体积大，不利于在城市中的10kv架空线路上实施带电接线作业，对施工现场周围的交通情况或施工环境、参与施工的人数等均有较高的要求，对于现在通常每组只有2至3人的基层一线带电作业班组，该技术方案明显地不适用。
11.为了保障带电作业的安全性并提高带电作业的高效性，国内外科研工作者从不同方面做了深入探讨与研究，这些研究虽然在一定程度上解决了工作人员带电作业存在的安全问题，但相应的小巧便捷的紧固装置以及相适配的金具的研究仍然不够全面，有待改进。


技术实现要素：

12.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于配网线路的自动送线连接绝缘紧固装置。其采用自动送线、自动连接、自动紧固、自动脱离的模式以及相应适配的金具，杜绝了带电作业人员必须接触带电金具的操作模式；该套装置的使用将会对线路施工安装提供便捷性，提高施工的速度及施工质量，同时，在施工过程中确保施工人员的人身安全，做到施工人员能够实现脱手全绝缘操作，可应用于架空输电线路搭接，实现配网线路带电搭接金具工作高效、安全、稳定、施工质量的一致性；同时，在带电作业中杜绝“误触”或感应电弧引起人身伤害事件发生。
13.本发明的技术方案是：提供一种用于配网线路的自动送线连接绝缘紧固装置，其特征是：
14.设置一个底稳定架；在底稳定架上设置两根丝杆；在两根丝杆的上端，设置一个带有挂钩的丝杆固定器；所述的挂钩用于与带电电缆进行悬挂式连接；在两根丝杆上贯穿设置一个由机架外壳和机架内壳包裹的驱动-控制模块；在机架外壳的上端面，设置一个夹具组件；所述的两根丝杆，可转动地设置在底稳定架与丝杆固定器之间，构成一个稳固的框形结构；通过同步驱动两根丝杆的正、反向转动，带动位于底稳定架与丝杆固定器之间的驱动-控制模块，沿着两根丝杆所限定的方向，作上升或下降移动；在待接电缆的裸线端，设置一个夹持式固定的金具；在机架外壳的上端面，设置一个限位架，所述的金具可拔插地插接固定在限位架中；在驱动-控制模块中，设置一个直流电机，直流电机的输出轴与一个蜗杆连接；所述的蜗杆与所述的一根丝杆采用转动式连接模式，构成一组蜗轮—蜗杆运动副；在限位架的下方，设置一个扭力电机；所述扭力电机与限位架同中心轴线设置；所述带电电缆、待接电缆、夹具组件、限位架、金具、扭力电机及挂钩的竖向中心轴线，均位于同一竖向平面中。
15.具体的，所述的金具包括设置在金具外壳中的铜镶件、绝缘片、下锁线块、上锁线块、力矩螺母、金具上钩、金具轴和锁止扭簧；其中，在金具的外壳中设置有一铜镶件，在铜镶件中贯穿设置一个金属质的螺丝；在螺丝的下端设置有力矩螺母；在螺丝的上端，可上下滑动地依次设置有下锁线块和上锁线块，在金具外壳的上端，对称设置有一对金具轴，在每根金具轴上套装设置有一个金具上钩和锁止扭簧；在螺丝的上端与下锁线块之间，设置有绝缘片。
16.进一步的，当启动驱动-控制模块中的扭力电机后，扭力电机带动力矩螺母转动，
进而带动设置在铜镶件中的螺丝转动，推动夹持有待接电缆的裸线端的下锁线块和上锁线块上移，当金具上钩与上锁线块对带电电缆的裸线段的压力或夹持力达到设定值时，力矩螺母断开，扭力电机同时停止转动，从而实现了接线紧固金具的“自动紧固”功能。
17.具体的，所述的力矩螺母由绝缘材料制成，以隔绝螺丝与力矩电机之间发生电联接的可能性。
18.具体的，所述的夹具组件包括套装在夹具轴上的夹座及扭转弹簧，在夹具轴及扭转弹簧的作用下，所述的夹座可双向弹性转动或双向弹性翻转。
19.进一步的，在限位架上设置有金具装配信号开关；在在机架外壳或机架内壳的上端面设置有上限位检测开关；在机架外壳或机架内壳的下端面设置有下限位开关。
20.具体的，所述的自动送线连接绝缘紧固装置，采用无线遥控的方式实现直流电机或扭力电机的启动；通过上、下限位开关的动作，停止直流电机的正、反向运转。
21.进一步的，所述两根丝杆的长度，或者，底稳定架与丝杆固定器之间的垂直距离，大于带电电缆对应电压等级的安全距离。
22.进一步的，所述的蜗杆驱动一根丝杆转动，同时，通过传动皮带，带动另一根丝杆作同步同向的转动。
23.本发明技术方案所述的自动送线连接绝缘紧固装置，通过待接电缆的“自动送线”、待接电缆与带电电缆之间的“自动连接”、接线紧固金具的“自动紧固”、待接电缆与夹具组件之间的“自动分离”、带电接线作业装置从接线作业处的“自动脱离”的带电接线作业模式，来取代作业人员必须接触带电金具的带电接线模式。
24.与现有技术比较，本发明的优点是：
25.1.本技术方案针对目前线路施工过程中，线路金具搭接需要通过徒手操作，缺少对施工人员的人身保护等问题，通过基于全绝缘化，自动化，小型化，便携化融合为一体的解决方案，实现了针对带电接线作业的便捷、稳定、安全的施工模式，并能够保障施工质量稳定，做到金具不松脱，线路运行稳定，施工无需徒手接触线路，保障施工人员安全
26.2.本技术方案可应用于架空输电线路的带电搭接作业，实现配网线路带电搭接金具工作的高效、安全、稳定，保证施工质量的一致性；
27.3.采用本技术方案，可大幅度提高线路带电作业的安全性及施工质量的一致性，进而能够取代带电作业人工接触带电金具的操作模式。
附图说明
28.图1是本发明装置的整体结构示意图；
29.图2是本发明装置的内部结构示意图；
30.图3是本发明金具的结构示意图；
31.图4是本发明夹具组件的结构示意图；
32.图5是本发明限位架及电磁锁的位置结构示意图；
33.图6是本发明限位架、电磁锁及金具装配信号开关的位置关系示意图。
34.图中1为丝杆固定器，2为挂钩，3为带电电缆，3-1为带电电缆的裸线段，4为丝杆，5为夹具组件，501为夹具轴，502为夹座，503为扭转弹簧，6为金具，601为铜镶件，602为绝缘片，603为下锁线块，604为上锁线块，605为力矩螺母，606为金具上钩，607为金具轴，608为
锁止扭簧，7为机架外壳，715为直流电机，716为蜗杆，721为限位架，722为压缩弹簧，723为支撑垫，724a、724b为电磁锁，725为金具装配信号开关，8为机架内壳，9为底稳定架，10为待接电缆，10-1为待接电缆的裸线端。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明做进一步说明。
36.图1至图2中，本技术方案所述的自动送线连接绝缘紧固装置至少由丝杆固定器1、挂钩2、丝杆3、机架外壳7、机架内壳8及底稳定架9组成。
37.其中，在底稳定架9上设置有两根丝杆3，在两根丝杆的上端，设置有带有挂钩2的丝杆固定器1，在两根丝杆上，贯穿设置一个由机架外壳7和机架内壳8包裹的驱动-控制模块，在机架外壳的上端面，设置有夹具组件5。
38.所述的两根丝杆，可转动地设置在底稳定架与丝杆固定器之间，构成一个稳固的框形结构；同时，两根丝杠与设置在驱动-控制模块中的螺母结构，构成对应的两对螺纹—螺杆运动副，通过同步驱动两根丝杆的正、反向转动，可带动位于底稳定架与丝杆固定器之间的驱动-控制模块，沿着两根丝杆所限定的方向，作上升或下降移动。
39.两根丝杆的长度大于带电电缆对应电压等级的安全距离(简称安全距离)，使得操作者可以在安全距离之外，以手持底稳定架的方式，通过挂钩，将整个装置“挂”到带电电缆上。
40.待接电缆10的裸线端10-1，夹持固定在一个金具6上；
41.在机架外壳的上端面，设置有一个限位架721，金具可拔插地插接固定在限位架中。
42.在驱动-控制模块中，设置一个直流电机715，带动一个蜗杆716转动。
43.蜗杆驱动一根丝杆转动，通过传动皮带，带动另一根丝杆同步同向转动。
44.在限位架的下方，设置有一个扭力电机，扭力电机与限位架同轴线设置。
45.上述带电电缆、夹具组件、限位架、金具、扭力电机及挂钩的纵向(竖向)中心轴线，均位于同一竖向平面中。
46.在限位架的两侧，相向设置有一对电磁锁，电磁锁的锁舌斜面向上地伸出至限位架中；在金具与两个锁舌对应的部位，分别对应地设置有一锁舌孔；当电磁锁失电时，锁舌伸出；当所述的金具插入限位架时，电磁锁处于失电状态，金具通过伸出的锁舌被固定在限位架中；当电磁锁得电时，锁舌回缩；在位于限位架中的压缩弹簧及支撑垫的向上推动作用下，位于限位架中的金具被顶出。
47.在挂钩、丝杠、限位架以及底稳定架的外周，均设置有绝缘层；或者，均采用绝缘材料制成，以保证所有与带电电缆或待接电缆发生接触的部位均处于绝缘状态。
48.如图3中所示，本技术方案中的金具，包括设置在金具外壳中的铜镶件601、绝缘片602、下锁线块603、上锁线块604、力矩螺母605、金具上钩606、金具轴607和锁止扭簧608；
49.具体的，在金具的外壳中设置有一铜镶件(实际为一个铜质螺母结构)，在铜镶件中贯穿设置一个金属质的螺丝；在螺丝的下端设置有力矩螺母，力矩螺母由绝缘材料制成，以隔绝螺丝与力矩电机之间发生电联接的可能性；在螺丝的上端，可上下滑动地依次设置有下锁线块和上锁线块，在金具外壳的上端，对称设置有一对金具轴，在每根金具轴上套装
设置有一个金具上钩和锁止扭簧；在螺丝的上端与下锁线块之间，设置有绝缘片，以隔绝螺丝上端与下锁线块之间发生电联接的可能性。
50.如图4中所示，本技术方案中的夹具组件5，包括套装在夹具轴501上的夹座502及扭转弹簧503，在夹具轴及扭转弹簧的作用下，所述的夹座可双向弹性转动或双向弹性翻转。
51.在本技术方案中设置夹具组件的目的，是增加对待接电缆的夹持点以及夹持力度，减少在作业中因待接电缆的自重对金具所产生的斜向拉力，避免因外力(主要是待接电缆的自重)导致金具歪斜，对限位架及附属结构可能产生的损害；保证金具与限位架及附属结构之间正确的位置关系，确保金具能够顺利地从限位架被弹出。
52.实际带电作业时，先将待接电缆(此时待接电缆处于不带电状态)的裸线端10-1固定在金具6上，再将金具插入限位架721(参见图5中所示)中，在电磁锁724a、724b(此时电磁锁处于失电状态，其斜面锁舌伸出)的作用下，金具被固定在限位架上。
53.通过检测设置在限位架上的金具装配信号开关725(参见图6中所示)是否动作，可以保证金具的向下插入(或称装配)到位。同时，在控制逻辑中，通过检测金具装配信号开关是否动作，可以判定金具是否插入到位，作为进行下一步操作的先决联锁控制条件。
54.同时将待接电缆的绝缘段嵌入夹具组件5(参见图4中所示)上。
55.启动直流电机715反转，将驱动-控制模块移至最下方，位于底稳定架的上端面处(在机架外壳或机架内壳的下端面设置有下限位检测开关，当机架外壳或机架内壳的下端面与底稳定架的上端面接触时，下限位检测开关动作，输出下限位信号，说明整个驱动-控制模块移已经移动到最下方位置)。
56.在带电电缆上进行剥皮作业，使得带电电缆的待接线处形成一段带电电缆的裸线段3-1。
57.将挂钩挂接(跨接)在带电电缆的绝缘段上，并使得带电电缆的裸线段3-1位于两根丝杆之间。此时待接电缆、金具，连同整个驱动-控制模块、机架外壳、机架内壳及底稳定架，通过丝杠、丝杆固定器及挂钩，悬挂在带电电缆上，操作人员即可双手松开，待人离开待接线部位至安全距离以外后，通过操作遥控器来对后续的带电接线作业进行遥控操作。
58.启动直流电机正转，带动驱动-控制模块上升，带动待接电缆及金具在夹具组件和限位架的夹持下同步上升，实现待接电缆的“自动送线”功能。
59.随着驱动-控制模块上升至带电电缆的裸线段的下方，带电电缆的裸线段3-1被嵌入金具上端的金具上钩606与上锁线块604之间；由于锁止扭簧608的限制，金具上钩606只能向下翻转，不能向上转动(亦称为单向弹性可转动结构)，以防止带电电缆的裸线段从金具中脱出。
60.同时，由于金具中的金具上钩采用了单向弹性可转动结构，避免了金具在与带电电缆的裸露段接触时产生“打火”现象。
61.在机架外壳或机架内壳的上端面设置有上限位检测开关，当驱动-控制模块移动至丝杆固定器的下端面时，上限位检测开关动作，说明驱动-控制模块已经移至可移动范围的最上部位置，以保证带电电缆的裸线段可靠地嵌入在金具中，从而实现了待接电缆与带电电缆之间的“自动连接”功能。
62.启动驱动-控制模块中的扭力电机(位于限位架的下方，扭力电机与限位架同轴设
置)，扭力电机带动力矩螺母605(参见图3中所示)转动，进而带动设置在铜镶件601中的螺丝转动(铜镶件与螺丝构成螺丝-螺母运动副)，推动夹持有待接电缆的裸线端的下锁线块603和上锁线块604上移，当金具上钩606与上锁线块604对带电电缆的裸线段的压力(或称夹持力)达到设定值时，力矩螺母605断开，扭力电机同时停止转动，从而实现了接线紧固金具的“自动紧固”功能。
63.在本技术方案中采用力矩螺母结构，可以保持施工标准(对电缆的夹持力度)的一致性，避免了因施工人员的臂力大小所带来的金具夹持力度上的差别，有助于施工作业的标准化。同时，由于金具夹持力度的统一、恒定，亦可避免金具与带电电缆之间因夹持力不达标而产生的发热现象。
64.在本技术方案中金具的下锁线块603和上锁线块604的移动通过设置在铜镶件中的螺丝来实现，还隐含着另一层功能：当需要解除带电电缆与待接电缆之间的物理连接时，可以采用套筒式扳手，反向转动该螺丝，使得待接电缆10可以从金具6上分离，实现待接电缆的“可拆除”功能。
65.结合图5中所示，对位于限位架下方的电磁锁724a、724b供电，两个电磁锁的斜面锁舌自动缩回，在位于限位架中的压缩弹簧722及支撑垫723的向上推动作用下，位于限位架中的金具被顶出，与整个自动接线装置发生脱离，整个待接电缆及金具被稳妥地固定在带电电缆的裸露段上，此时，带有待接电缆裸线端的金具被牢固地夹持在带电电缆的裸线段上。
66.通过设置或调节下锁线块603与上锁线块604之间，以及上锁线块604与金具上钩606之间的不同弧度曲线，可以适应不同线径的接线及紧固要求。
67.启动直流电机反转，带动驱动-控制模块整体下移。
68.由于夹具组件中的夹座502可双向弹性转动(即向上或向下绕夹具轴501弹性转动)，当嵌入夹具组件中的待接电缆由于其裸线端被金具固定在带电电缆上后所产生的向上的拉力大于扭转弹簧503的扭力时，两个夹座向上发生弹性转动，使得待接电缆从两个夹座之间自动脱离，然后两个夹座在扭转弹簧的作用下自动复位，实现了待接电缆与夹具组件之间的“自动分离”。
69.当机架外壳和机架内壳下移至底稳定架上方时，触动设置在机架外壳/机架内壳下端面的下限位开关，直流电机停止转动，驱动-控制模块停止下移，进而实现了带电接线作业装置从接线作业处的“自动脱离”功能。
70.将挂钩从带电电缆的绝缘段上取下，整个带电接线作业结束。
71.通过本技术方案的实施，实现了待接电缆的“自动送线”、待接电缆与带电电缆之间的“自动连接”、接线紧固金具的“自动紧固”、待接电缆与夹具组件之间的“自动分离”、带电接线作业装置从接线作业处的“自动脱离”的带电接线作业模式，可完全取代带电作业人员必须接触带电金具的操作模式。
72.由于采用无线遥控方式实现直流电机或扭力电机的启动，以及采用限位开关对移动部件的移动范围进行限位控制，均属于现有技术，故其具体实现方式、控制原理或控制电路在此不再叙述。
73.由于本技术方案中的自动接线装置结构简单，整体自重轻(包括电池在内的整体重量不超过10公斤)，需要人工参与的操作动作就是将整个自动接线装置“挂上”带电电缆
和将已经处于非带电状态的自动接线装置整个从带电电缆上“取下”这两个动作，没有带电作业人员必须直接带电接触金具的操作动作或操作过程。所以，需要的作业空间和作业场地均很小，对周围的作业环境要求不高，特别适用于2至3人组成的基层一线带电作业班组进行现场带电接线操作。
74.采用本技术方案后，由于待接电缆与带电电缆之间的接触是在“无人”状态(即施工人员在安全距离之外，并不直接接触待接电缆与带电电缆的接线部位)下进行的，可避免万一待接电缆存在接地故障时，在待接电缆与带电电缆发生接触时发生的“火花”或“打火”现象对施工人员可能造成的伤害，有助于提高带电接线作业的安全性。
75.采用本技术方案，除了对带电电缆的绝缘段进行剥皮，形成一段裸线段的操作(可以采用带有剥皮刀的绝缘操作杆进行)之外，整个送线、线路金具的带电搭接、带电接线以及自动接线装置的脱离过程，均由自动送线连接绝缘紧固装置自动完成，无需作业人员进行带电接触或带电作业，从而做到施工人员能够实现脱手全绝缘操作，实现了配网线路带电搭接金具工作高效、安全、稳定、施工质量的一致性；同时，在带电作业中可有效杜绝“误触”或感应电弧引起人身伤害事件发生。
76.本发明可广泛用于架空线路连接装置的设计和制造领域。