遥控电动扳手的研制与应用张鹏

遥控电动扳手的研制与应用张鹏

付启伟赵拥华张鹏

（内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局内蒙古包头市014030）

摘要：在供电系统中，输电线路导线侧螺母松动或脱落是常见的事故隐患，如不能及时发现和处理，会引起导线连接点发热与导线断线等恶性事故，严重影响供电系统的安全、稳定运行。因此，采用先进可靠的技术，对现有锂电扳手进行创新改造，实现对电动扳手远程遥控紧固。进而可以地电位处理缺陷，提高了缺陷处理效率与供电可靠性。保障供电系统安全运行具有重要的意义。

关键词：锂电扳手；螺母松动；地电位

Abstract：Inthepowersupplysystem,looseningorfallingoffofthenutsontheconductorsideofthetransmissionlineisacommonhiddentrouble.Ifnotdetectedandhandledintime,itwillcausemalignantaccidentssuchasheatingoftheconductorconnectionpointsandwirebreakage,whichseriouslyaffectsthesafeandstableoperationofthepowersupplysystem.Therefore,usingadvancedandreliabletechnology,theexistinglithiumelectricwrenchisinnovativelytransformedtoachieveremotecontrolandfasteningoftheelectricwrench.Furthermore,thedefectcanbetreatedbygroundpotential,whichimprovestheefficiencyofdefecttreatmentandreliabilityofpowersupply.Itisofgreatsignificancetoensurethesafeoperationofpowersupplysystem.

Keywords:lithiumspanner;nutloosening;groundpotential;

包头供电局管辖的输电线路条数多、分布广、运行环境复杂，同时包头地处半干旱中温带大陆性气候地带，一年四季大风天气较多进而导致导线振动幅度大，致使线路金具及连接部位螺母松动和脱落的缺陷也日益增多。尤其是是引流线接头螺丝松动的缺陷，这些缺陷如不及时消除，会导致导线脱落造成电力事故，严重威胁着输电线路的安全稳定运行。

因此，采用先进可靠的技术，对现有锂电扳手进行创新改造，实现对电动扳手远程遥控紧固。进而可以地电位处理缺陷，提高了缺陷处理效率与供电可靠性。保障供电系统安全运行具有重要的意义。[1]

1装置功能要求及工作原理

1.1功能要求

项目要求：工作人员站在杆塔上使用操作杆将电动控制板手伸至故障点，通过观看显示器及操控遥控器便可以实现对导线侧缺失、松动螺母进行补加和紧固处理。

1.2工作原理

遥控电动扳手统是基于拧紧和旋松螺栓及螺母的电动工具自主研制的遥控紧固系统。当螺母的端面与工件端面接触后，阻力矩急剧上升，转动的螺旋槽使滚珠带着主动冲击块克服摩擦力和工作弹簧的压力向后移动，使主动冲击块与从动冲击块互相啮合的牙脱离啮合。此时，从动冲击块不移动，而主动冲击块继续向后移动。在转过从动冲击块的牙后，由于工作弹簧的作用使主动冲击块瞬时前移，并沿螺旋槽产生一个角加速度，主动冲击块撞击从动冲击块，两牙产生碰撞。然后螺旋槽又使滚珠和主动冲击块后移，脱离啮合。这样周而复始产生一次又一次的碰撞，获得所需的冲击力矩，使螺母紧固。[2]

采遥控电动扳手将实现以下功能：

1)工具能拧紧和旋松输电线路导线侧螺栓及螺母，实现线路导线侧螺母的地电位紧固，无需进行复杂的等电位处理。

2)工具有5.8G无线图传功能、图像信息记录功能，根据需要设置图像传输的频道，避免信号的串扰。

3)工具有动力电池电压回传功能，根据需要设置、调整报警阀值，电池电压过低时，工具启动电压报警装置。

4)工具简单易用，图传屏幕实时显示被紧固对象的图像画面，处理缺陷时，方便对准故障点螺栓及螺母。

2、技术关键和创新点

2.1关键技术

1).冲击式电动扳手

冲击式电动扳手由电动机、行星齿轮减速器、滚珠螺旋槽冲击机构、正反转电源开关、电源联接装置件和机动套筒等组成，以其冲击力矩完成装拆螺纹件的结构型式。其结构较复杂，制造工艺要求高，但其输出力矩大，且反作用力矩甚小，一般适于制造较大规格的电动扳手。

电动扳手是装卸螺纹联接件的手持式电动工具，广泛应用于汽车、拖拉机、电机电器、动力机械、阀门、水泵、纺织机械等制造业的装配工作中，在化工、水泥预制件、塑料成型等作业中则用于生产流程中装拆真空罐、反应釜和水泥模板、带螺纹塑料件的脱模工作；也可用在铁道、桥梁、建筑等工程中作水泥轨枕、桁架节点、角钢脚手架等结构的安装、检修和拆换工作。

2).AT9S遥控器

本项目遥控部分使用成熟的AT9S遥控器，AT9S采用全新硬件设计，解决高效开关电源干扰的同时，功耗低，采用JST电池接口，支持8节5号电池或2S-4S锂电池及其他等所有类型电池。同时，通过软件技术，真正实现电子防反插，电池插反时无电流。7.4-18V宽电压输入声音震动文字多重报警提示低RSSI值报警，低遥控器电压报警，低接收机电压报警，低动力电池电压报警。

技术参数：

3).直流电机驱动控制电路

直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H桥功率驱动电路等四部分。［3］

电机驱动控制电路的外围接口简单。其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake，Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源，Vm为电机电源电压，M+、M-为直流电机接口。

在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制H桥的上下臂。由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。

2.2创新点

1)对市面上的电动工具、2.4G遥控系统、图传系统进行改造，使得原来只能手动使用的电动扳手，可以远程无线控制，进而可以实现地电位间接处理缺陷。

2)设计制作了扳手固定支架，实现电动扳手的360度调节。并且利用支架可将扳手固定在操作杆头，通过绝缘操作杆将电动扳手探至需要紧固的螺母处，实现地电位紧固螺母。

3)编制了带电补加、紧固螺母作业指导书，提升作业的标准性、规范性。工作人员在开展线路带电补加、紧固螺母作业时携带作业指导书，指导工作人员按照带电作业要求开展线路带电工作。

3、技术性能指标

1.可视化

锂电扳手安装有高分辨率摄像头，配合5.8G图像传输系统可实时在图传屏幕实时显示被紧固对象画面。在无遮挡情况下图像可以传输1-2KM,而且图像清晰无雪花。

2．扩展性

由于锂电扳手12.5mm方口套筒接口，使得其非常容易连接不同型号套筒。方便处理不同类型的螺母缺陷。

4、应用推广情况

经过一年来在包头供电局所辖范围内实际操作使用该工具，可以彻底处理110kV、220kV输电线路和变电站母线连接点发热现象和连接点螺母脱落的问题。无需等电位作业，仅须2-3名工作人员，提高了作业安全系数和工作效率，本成果的经济效益十分显著。

包头供电局2017年使用该工具处理输电线路缺陷30余次，并处理了2次500kV高新变220kV母线发热缺陷及500kV包头北变电站包德Ⅱ线2542隔离开关与220kV母联2122隔离开关对应母线连接抱箍处发热。

长期以来，输电线路遇到线夹螺丝松动、丢失的情况只能人工等电位处理，或停电处理。等电位需要电工穿着厚重的屏蔽服通过平梯或者软梯进入等电位人工处理，每次等电位操作工作人员都面临着身体和心理的双重考验，属于高危作业。该带电作业项目新工具的研制和使用，可为输电线路快速处理导线侧螺母缺失及松动缺陷提供一种安全快捷的处理方法，及时消除危及线路不安全的隐患，避免了线路停电造成的社会不安定因素，保证了用户的正常用电，更重要的是提高了带电作业的安全性，促进了供电系统的稳定发展。

参考文献：

［1］赵建伟，付启伟等一种紧固工具及紧固设备：ZL20172042435.3[P].2017-11-14

［2］孙克军主编．电工入门七步走电动机使用入门[M].北京：中国电力出版社，2015.8

［3］游志宇，杜洋等.基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计[J].国外电子元器件，2008，（2）