便携式水到树障高效清理装置 CNR220-171

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了便携式水到树障实用清理装置，有效提高了作业效率与安全水平。输电线路走廊内的树木生长是引发跳闸故障的主要隐患之一。传统清理方式依赖停电登塔或人工砍伐，作业窗口受调度计划限制，且登塔作业存在高空坠落风险。2023年某省220kV线路因树障导致两次非计划停运，单次损失负荷达40MW。运维班组迫切需要一种能在线路带电状态下、由地面操作完成树障清理的装置，以压缩停电时间、规避人身风险。

存在问题

现有清理手段分为两类：一是停电后人工登塔用绝缘锯修剪，单处树障平均耗时2.5小时，且需申请停电窗口，往往积压多处隐患统一处理；二是使用普通高枝锯在地面操作，但受限于绝缘杆长度，仅能处理4米以下树枝，对6米以上、距导线较近的树障无能为力。此外，传统工具无法精确控制切割方向，树枝倒落方向不可控，曾发生树枝压断下方农灌线路的次生事故。运维人员反映，雨季树竹生长迅速，清理速度远跟不上隐患新增速度。

创新目标

项目设定三项硬指标：单处树障清理时间控制在20分钟以内，较停电登塔作业缩短80%；装置最大作业高度不低于8米，涵盖95%以上树障场景；切割部件绝缘性能适应10kV带电作业要求，确保作业人员在地面操作时与带电体保持足够安全距离。同时要求装置总重不超过15公斤，两人即可搬运至田间地头。

技术方案

装置由绝缘操作杆、动力切割头、水源供给三部分组成。绝缘杆采用环氧玻璃纤维管材，单节长度1.5米，通过螺纹快速连接，可根据树障高度组合至8米，杆体通过工频耐压45kV/1min试验，局部放电量小于5pC。切割头内置小型高速电机，额定功率800W，带动锯片转速达4500rpm，锯片直径200mm，可切断直径80mm以内树枝。

水源系统由背负式水箱（容量12L）和微型高压泵组成，泵出口压力0.6MPa，水流经绝缘杆内部管路直达锯片上方喷口，以细密水雾包裹锯片。水雾有两个作用：一是包裹锯片与树枝接触点，形成连续水柱屏蔽电场，防止锯片靠近导线时产生放电；二是湿润木屑，避免锯切产生的粉尘飘向带电体。操作时，一人背负水箱并控制水泵开关，另一人持杆对准树枝根部锯切，通过杆尾部的方向调节把手控制锯片倾角，使树枝向线路外侧倒落。

现场实测数据显示，在10kV线路下方清理6米高、直径50mm的树枝，从组装工具到清理完毕用时约15分钟，全程线路保持供电。锯切点距导线最近水平距离1.8米，水雾屏蔽下未出现放电声响，杆体泄漏电流表读数始终小于0.5mA。

创新亮点

水雾屏蔽带电作业是本装置的核心创新。利用水柱的高介电常数形成电场屏蔽层，将传统需要2米以上空气绝缘距离缩短至1米，使地面短杆作业成为可能。相比同类进口设备采用的纯机械绝缘杆方案，水雾屏蔽方式无需超长杆体，操作灵活性和便携性显著提高。

切割方向可控设计解决了次生风险问题。锯片护罩上设置导向板，配合杆尾把手可旋转锯片平面，实现树枝向指定方向倒落。在试点应用中，累计完成87处树障清理，全部实现树枝向线路外侧倒落，未发生一次砸伤下方作物或设施的事件。

水源系统同时兼作锯片冷却装置。连续作业时锯片温度稳定在60℃以下，避免高温导致锯片退火变形，单次作业锯片更换频率较干切方式降低60%。

落地应用效果

装置在南方某地市供电局输电运维班试用6个月，累计清理树障214处，平均单处耗时17分钟，较传统停电登塔作业的2.5小时缩短88%。试点线路因树障引发的跳闸次数由上年同期的5次降为0次。班组原来每月需安排3个停电作业日处理树障，现在利用巡线间隙即可完成，停电申请次数减少90%。

经济性方面，单套装置采购成本约2.8万元，而一次停电登塔作业的综合成本（含停电损失、人工、车辆）约1.2万元。按试点班组年处理200处树障计算，当年即可收回设备成本。运维人员反馈，两人配合操作学习周期仅需半天，体力消耗较登塔作业大幅降低，年龄较大的老师傅也能轻松胜任。

常见问题

问：水雾屏蔽在干燥天气下是否有效？
答：有效。水泵持续供水形成连续水幕，只要水箱有水（12L可持续喷射约40分钟），锯片周围始终存在水雾层。干燥天气反而有利，水雾蒸发快，不会造成杆体表面凝露。

问：8米高度是否足够处理所有树障？
答：覆盖约95%场景。超过8米的超高树枝通常距导线较远，可结合登高车处理。实际应用中，6米以下树障占70%，6至8米占25%，8米以上仅占5%。

问：锯片碰到硬质树枝卡死如何处理？
答：电机设有过载保护，卡死时自动断电停机。操作者只需松开扳机，将锯片退出切口，更换切入角度重新锯切即可，不会烧毁电机。

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升、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。