绝缘子马道杆更换专用工具的研制 CNR219-146

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了绝缘子马道杆更换专用工具的研制，有效提高了作业效率与安全水平。输电线路及变电站检修中，绝缘子马道杆更换属高频费力作业。杆件长期暴露户外，承受导线张力与风振，易锈蚀弯曲，需定期更换。传统方式依赖多人使用撬棍、大锤配合，流程繁琐、耗时长，高空作业中工具易滑落，存在物体打击风险。某供电公司检修班组在220kV线路停电检修中，更换一串马道杆耗时近3小时，需反复调整吊点，且工具不匹配致金具受损，由此立项研制专用工具。

存在问题

• 人力撬动敲击为主，单串更换平均约2.5小时，需4至5人配合，质量依赖人员技能。
• 无专用定位夹持装置，工具易滑动，曾致绝缘子伞裙碰伤，返工率约8%。
• 不同厂家及电压等级杆件规格不一，现场常需临时改制工具。
• 高空横担空间狭窄，传统长杆工具操作不便，存在坠落隐患。
• 旧杆件传递缺乏安全系挂点，曾发生滑落未遂事件。

创新目标

设定三项核心指标：单串更换时间由2.5小时压缩至30分钟内，作业人数降至2人；适配杆径50至90毫米，涵盖110kV至330kV常用规格；更换过程对绝缘子及金具零损伤，工具具备防坠落系挂结构。设计遵循轻量化、模块化、可拆卸原则，整机不超6公斤，受力部件按2.5倍安全系数校核，通过500次连续疲劳测试。

技术方案

工具主体采用高强度铝合金，由夹持钳口、丝杆推进机构、防偏导向座和吊环组成。钳口配可更换V型衬垫，内表面压纹增加摩擦。丝杆采用梯形螺纹，导程5毫米，配合滚珠推力轴承，施加约15公斤力即可产生2吨以上夹持力。操作时下钳口卡入横担角钢，旋转丝杆夹紧杆件，通过吊环连接起吊绳实现可控升降。防偏导向座限制径向摆动，确保旧杆垂直退出、新杆对准原孔位。两侧预留安全绳挂孔，工具与杆件均独立系挂。底座为可调式滑轨，调节范围120至200毫米，拆解后总重5.8公斤。

创新亮点

• 双向自锁夹持结构：利用梯形螺纹自锁特性，夹紧后松手不松动，避免工具脱手伤人。
• 可换衬垫适配设计：尼龙橡胶复合衬垫保护镀锌层，更换衬垫快速适配不同杆径。
• 防偏导向垂直退出机构：抑制旧杆拆除瞬间应力释放产生的摆动，保护相邻绝缘子串。
• 全流程防坠落设计：工具、杆件、人员均设独立系挂点，适应高处作业双钩交替移动要求。
• 轻量化高强度材料：7075-T6铝合金屈服强度503兆帕，单件最大重量控制在2公斤内。

落地应用效果

在某供电公司检修分公司三个班组试用6个月，累计更换110kV线路47串、220kV线路23串。单串更换平均耗时由152分钟降至26分钟，作业人数由4.5人降至2人，未发生绝缘子伞裙损伤或工具滑落事件。按年度计划更换300串计算，年节约人工工时约630小时，折合减少停电约18小时。检修人员反馈：狭窄横担上仅需一人扶持、一人摇动丝杆即可完成夹持，改变了多人挤占作业面的局面；防偏导向座在耐张串侧更换中优势明显。工具已推广至周边三个地市公司，纳入标准化作业指导书。

常见问题

问：该工具是否适用于所有电压等级的马道杆更换？
答：目前适配杆径50至90毫米，覆盖110kV至330kV线路常用规格。500kV及以上线路需更换加长型钳口和衬垫，主体结构无需改动。

问：雨天或杆件结冰条件下能否正常作业？
答：V型衬垫防滑纹路在轻微潮湿条件下仍满足夹持要求。覆冰超过3毫米时建议先除冰，以保证夹持力均匀传递。

问：工具使用后需哪些日常维护？
答：每次使用后清洁丝杆并涂抹锂基润滑脂，检查衬垫磨损超1毫米需更换。每季度进行一次空载全行程操作试验，确认转动灵活、锁止稳定。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提高、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。