对可折叠绝缘操作杆设计研究

广东电网有限责任公司广州供电局 葛 畅 李科唯 杨恩臣 沈见恩

本研究的主要目的在于设计可折叠绝缘操作杆，以满足不同高度及位置的电力设备操作需求，改善操作的灵活性以及安全性。可折叠绝缘操作杆可依据实际调整长度，防止传统操作杆频繁更换或调整的问题，改善操作效率。可折叠绝缘操作杆采用绝缘材料制成，可有效防止操作人员触电事故的发生，保障操作人员的生命安全。可折叠绝缘操作杆可以适应不同高度以及位置的电力设备操作需求，扩大操作范围，改善操作的灵活性。可折叠绝缘操作杆的设计涉及新材料、新工艺以及新技术的应用，促进相关领域的技术创新以及发展。同时，国内外学者以及工程师也在不断探索、研究可折叠绝缘操作杆的设计理论以及技术方法，为实用化以及普及化奠定基础。

1 可折叠绝缘操作杆的概述

1.1 定义以及特点

绝缘操作杆是用于短时间对杆上设备实施操作的绝缘工具，如接通或断开柱上开关、拉合刀闸以及跌落式熔断器等。目前，常用的为螺旋接口式绝缘操作杆，长度约为6m，可分为4节装袋携带。如图1所示，在连接方式上，采用可180°折叠的连接件，展开后经过旋钮固定。连接件下部固定在一节操作杆上，上部采用卡扣锁紧的方式与另一节操作杆连接。连接方式在保留操作杆可分离拆装特性，且在不拆开的情况下将整根操作杆折叠后携带，再次采用时只须展开后旋紧旋钮即可，要多点操作时可节省大量拆装绝缘杆的时间。连接方式相比现有绝缘操作杆的连接部分长度更长，在采用时杆身整体弯曲程度更小，稳定性更高，更加省力[1]。

图1 绝缘操作杆

可折叠绝缘操作杆是专为电力设备操作设计的工具，其特点在于可折叠性。设计操作杆可以在不采用时折叠起来，减小体积，方便携带以及存储。在操作时，可以依据展开到适当的长度，以满足不同高度以及位置的电力设备操作需求。可折叠绝缘操作杆还采用绝缘材料制成，拥有良好的绝缘性能，可以有效防止操作人员触电事故的发生。

特点：一是可折叠性：可折叠绝缘操作杆特点在于可以折叠以及展开。设计在不采用时可方便折叠起来，减小体积，方便携带以及存储。而在采用时，可以快速展开到适当的长度，满足不同高度以及位置的电力设备操作需求。

二是绝缘性能：可折叠绝缘操作杆采用绝缘材料制成，拥有良好的绝缘性能。可以有效防止操作人员触电事故的发生，保障操作人员的生命安全[2]。

三是适应性强：因可折叠绝缘操作杆可以依据调整长度，因此可以适应不同高度以及位置的电力设备操作需求。强适应性在电力设备的运维以及检修过程中拥有广泛的应用前景。

四是轻便耐用：可折叠绝缘操作杆一般采用轻质材料制成，在操作过程中可以减轻操作人员的负担，提高操作效率。同时，拥有较好的耐用性，可以承受多次折叠以及采用。

五是易于维护：可折叠绝缘操作杆的结构相对简单，因此易于维护以及保养。在采用过程中，如果出现损坏或故障，可以方便实施维修或更换。可折叠绝缘操作杆拥有可折叠性、良好的绝缘性能、强适应性、轻便耐用以及易于维护等特点，在电力设备的运维以及检修过程中拥有重要的应用价值以及发展前景[3-4]。

1.2 市场现状

近年来，伴随全球能源结构的转型以及电力工业的发展，可折叠绝缘操作杆的市场需求呈现出稳步增长的趋势。在新能源、智能电网、特高压输电等领域，对电力设备操作工具的安全性，为可折叠绝缘操作杆的市场拓展提供广阔的空间。在欧美发达国家，因电力系统的自动化水平以及安全要求相对较高，对可折叠绝缘操作杆等电力工具的需求较为旺盛。同时，国家还制定严格的标准以及规范，对电力工具的性能以及质量提出更高的要求，促进可折叠绝缘操作杆市场的健康发展。

相比之下，我国可折叠绝缘操作杆市场虽然起步较晚，但发展迅速。伴随国内电力工业的不断壮大，以及智能电网建设的加速推进，我国可折叠绝缘操作杆市场呈现出快速增长的态势。目前，国内已有不少企业开始涉足可折叠绝缘操作杆的研发以及生产，并在市场上取得一定的成绩。问题企业以及政府部门共同努力，经过加强技术创新、完善标准体系、强化市场监管等手段加以解决。

1.3 应用领域

可折叠绝缘操作杆作为重要的电力设备操作工具，应用领域较为广泛。主要包括以下几个方面：一是电力系统运维：在电力系统的日常运维过程中，对各种设备实施巡视、检查、维护以及维修等操作。可折叠绝缘操作杆作为便携、灵活的操作工具，可以有效改善运维效率以及安全性。二是带电作业：在带电作业过程中，操作人员采用绝缘工具对设备实施操作，防止触电事故的发生。可折叠绝缘操作杆拥有良好的绝缘性能，是带电作业中不可或缺的工具。三是高压设备检修：高压设备是电力系统中的重要组成部分，检修工作对操作人员的技能以及工具要求高。可折叠绝缘操作杆可满足高压设备检修过程中的各种操作需求，改善检修效率以及安全性。

2 可折叠绝缘操作杆的设计原则

2.1 结构设计要求

在设计可折叠绝缘操作杆时，首先要考虑可折叠绝缘操作杆结构设计。结构设计的合理与否直接关系到操作杆的强度以及使用寿命。结构应紧凑，尽量减少不必要的空间，可以折叠以及携带。在操作杆展开采用时，应保持稳定，不易晃动或变形，保证操作的准确性。设计折叠机构时，应保证折叠顺畅，易于操作，保证折叠后的结构紧密。结构设计应考虑操作过程中的安全因素，如防止触电、防止误操作等。如图2所示。

图2 绝缘操作杆

2.2 材料选择与特性

材料的选择对于可折叠绝缘操作杆的性能以及寿命至关重要。材料应具有良好的绝缘性能，保证操作过程中的安全。可以承受操作过程中的拉伸、弯曲等力量。可以在恶劣的环境条件下保持性能稳定。在满足强度以及绝缘性能的前提下，应尽量选择轻质材料，可易于携带以及操作。对于可折叠部分，应选择有一定柔韧性以及恢复性强的材料，以保证折叠以及展开过程中的顺畅性以及稳定性。

2.3 功能需求分析

在设计可折叠绝缘操作杆时，还要对功能需求实施深入分析，以保证设计的产品可以满足实际应用要求。依据电力设备的高度以及位置，确定操作杆的最大展开长度以及最小折叠尺寸。考虑操作人员的使用习惯以及需求，设计符合人体工程学的握把以及操作机构。针对电力设备操作中的安全风险，设计相应的防护措施，如绝缘层、防滑纹等。考虑操作杆在携带以及存储过程中的便捷性，设计合理的包装以及固定方式。在采用过程中可能出现的磨损以及损坏情况，设计易于维护以及保养的结构以及部件。

3 可折叠绝缘操作杆的性能测试与分析

3.1 测试方法

为保证可折叠绝缘操作杆的性能满足设计要求，实施性能测试。绝缘性能测试采用高压绝缘测试仪对操作杆的绝缘性能实施测试，验证在高电压环境下的绝缘效果。机械强度测试经过施加不同方向以及大小的力，测试操作杆的抗压、抗拉、抗弯等机械性能，确保在实际使用中可以承受各种力的作用。折叠次数与耐久性测试对操作杆实施多次折叠以及展开，观察结构是否松动，评估耐久性以及使用寿命。操作灵活性测试模拟实际操作过程，测试操作杆在不同高度，以及角度下的操作灵活性以及稳定性。环境适应性测试将操作杆置于高温等不同环境条件下，测试性能是否受到影响。

3.2 试验结果及数据分析

经过上述测试，获得关于可折叠绝缘操作杆性能的详细数据。绝缘性能测试结果显示，操作杆在高压环境下拥有良好的绝缘效果，符合设计要求。机械强度测试表明，操作杆拥有较高的抗压等机械性能，可以满足实际采用中的需求。经过折叠次数与耐久性测试，发现操作杆在经过多次折叠以及展开后，结构仍然保持紧密，无明显松动或变形现象，显示出良好的耐久性以及使用寿命。操作灵活性测试表明，操作杆在不同高度以及角度下均可以灵活操作，稳定性良好，符合人体工程学设计原则。环境适应性测试结果显示，操作杆在不同环境条件下的性能基本保持稳定，可以适应各种恶劣环境的采用需求。

4 可折叠绝缘操作杆的优化改进

4.1 问题与挑战

金属螺旋接口因长时间磨损锈蚀，容易卡涩。螺旋连接部分短小，仅为2～3cm，引发多节组合采用时操作杆整体弯曲度以及晃动幅度较大，引发操作困难。为方便携带必须拆开存放，在多点操作时频繁拆装浪费大量时间，且容易部分丢失遗漏，或与他型号绝缘操作杆调乱而引发下次采用时无法安装。

4.2 改进方向

针对金属螺旋接口容易磨损锈蚀的问题，选用更耐磨损以及锈蚀的材料，如不锈钢或表面经过特殊处理的合金钢。对接口部分实施定期检查以及维护，及时更换磨损严重的部件。改进接口设计，增加润滑措施，减少磨损以及锈蚀的发生。增加螺旋连接部分的长度，改善操作杆的稳定性以及减少晃动幅度。优化螺旋连接部分的设计，使更加紧密以及牢固，减少拆装困难的情况。考虑采用其他连接方式，如快速插接或卡扣连接等，改善拆装效率以及便利性。设计专用的携带袋或盒子，使操作杆在携带过程中保持整齐以及有序。在操作杆上设置明显的标识以及编号，可以区分不同型号以及规格的操作杆。采用防错装设计，如不同型号的操作杆采用不同形状或颜色的接口，防止误装。

5 结论

可折叠绝缘操作杆的设计突破传统绝缘操作杆的固定长度限制，经过创新的折叠机制，实现操作杆的便携性以及灵活性。采用高绝缘性能以及耐腐蚀性的材料，保证操作杆在各种环境下的稳定以及安全采用。适用于多种电力设备操作场景，经过简单的设计调整，可以满足不同的操作需求。尽管经过优化，但金属螺旋接口仍存在磨损以及锈蚀的风险，可能影响操作杆的长期采用。对于不熟悉操作杆采用方法的人员，可能存在一定的学习曲线。优化螺旋接口设计，减少磨损以及锈蚀的风险，改善接口的可靠性以及使用寿命。考虑将传感器以及智能控制技术引入操作杆，实现操作过程的实时监控以及智能控制，改善操作的安全性以及效率。拓宽可折叠绝缘操作杆的应用领域，如新能源、航空航天等领域，促进在更广泛的电力工业中得到应用。