一种高压电缆绝缘层的带电修复装置

本发明涉及电力施工设备，尤其涉及一种高压电缆绝缘层的带电修复装置。

背景技术：

1、不断扩大的城市建设规模，导致用电量日益增加，供电压力在显著提升，输电安全要求日益严格。高效、经济地对电网系统进行监测和维护以及确保向用户供电的高质量、高可靠性的电力服务，已成为电力行业最重要的任务。电力架空线路可以说是现代社会的生命线，必须保证其完整无损。

2、架空线处于室外环境之中，因长期风吹雨淋，往往会导致电缆绝缘层破损、电缆老化和电线散股等影响正常电力输送的问题。同时，在电缆使用极其普遍的当下，及时排查和修复电流绝缘受损状况，不仅可以延长电缆的使用寿命，有效降低电网维护工作成本；而且在很大程度上，及时修复绝缘受损的电缆可以防止更为严重的灾害发生，提高电路运行安全，保护社会公共财产。绝缘修复工作一般需要停电作业，而断电修复会对社会的生产生活产生很大的影响，造成一定的经济损失。随着电力体制改革程度的深入和电力运营市场化的完善，适用于高压输电线路故障修复的设备具有很大的市场需求和广阔的产业化前景。

3、然而，目前的巡线机器人大多数用于线路故障检测，不进行电缆故障修复，更没有针对电缆绝缘层局部损伤修复的机器人。并且，目前的电缆绝缘修复工作的研究主要集中于水树老化xlpe电缆绝缘修复，针对电缆绝缘局部破损修复的研究也很少，只有一些平常工作的经验总结。但实际情况中，由于线路改接等一些原因造成电缆绝缘层局部破损仍需要大量的人工去修复，工作繁琐，而且极其危险。所以迫切需要研制一种可以带电修复电缆绝缘层局部破损的装置。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高压电缆绝缘层的带电修复装置。

2、本发明提出的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，包括夹紧行走机构、旋转结构、修复作业机构、旋转供电机构、电源装置；所述旋转结构包括带缺口的环状固定机架以及通过导轨装置安装在固定机架内部的圆柱内齿轮，所述圆柱内齿轮一侧设置有齿轮减速电机并安装在固定机架上，所述齿轮减速电机的输出轴上安装有减速齿轮并与圆柱内齿轮的内圈齿相齿合；所述夹紧行走机构设置在旋转结构的前端，并与固定机架相固定，实现对高压电缆进行夹紧和行走；所述修复作业机构设置在旋转结构的后端，并与圆柱内齿轮相固定，所述齿轮减速电机带动圆柱内齿轮及修复作业机构进行旋转，利用胶带实现对高压电缆的绝缘层进行包覆修复作业；所述电源装置为夹紧行走机构、旋转结构提供电力，并通过旋转供电机构为修复作业机构供电。

3、优选的，所述夹紧行走机构由两个夹紧行走装置以及设置在两个夹紧行走装置之间的牵引装置组成，两个夹紧行走装置对称设置在高压电缆的上下两侧并通过铰接连接杆铰接在环状固定机架上，所述牵引装置通过牵引夹紧舵机控制将两个夹紧行走装置相向而行并对高压电缆进行夹紧。

4、优选的，所述夹紧行走装置，包括夹紧行走机架以及安装在夹紧行走机架上的夹紧轮和行走轮，所述行走轮通过行星减速电机控制旋转，所述铰接连接杆两端分别与夹紧行走机架、固定机架进行铰接；所述牵引装置，包括舵机输出旋转件以及两个牵引杆，两个牵引杆的一端均通过销轴分别与舵机输出旋转件两端进行活动固定，两个牵引杆的另一端均通过销轴分别与两夹紧行走机架进行活动固定，所述牵引夹紧舵机通过舵机固定板固定在固定机架上，所述舵机输出旋转件固定在牵引夹紧舵机的输出轴上。

5、优选的，所述行星减速电机的输出轴上安装有行走主动齿轮，所述行走轮一端安装有行走从动齿轮，所述行走主动齿轮与行走从动齿轮相啮合；所述行走轮轴心上设置有行走轮支撑柱并通过行走轮支撑柱与行走电机安装壳及夹紧行走机架相固定，所述行星减速电机通过减速电机支架固定在行走电机安装壳上，且所述行走电机安装壳通过行进轮安装板与夹紧行走机架相固定。

6、优选的，所述导轨装置设置有三个以上并均布在固定机架内壁上；所述导轨装置包括导轮安装板、导轮固定架、从动导轮，所述导轮安装板固定在固定机架内壁上，所述导轮固定架、从动导轮均设置有两个，两个导轮固定架成八字形对称安装在导轮安装板内侧，两个从动导轮分别安装在两个导轮固定架内，并对圆柱内齿轮实现卡合。

7、优选的，所述圆柱内齿轮前端的固定机架上设置有齿轮电机连接支架，所述齿轮减速电机通过齿轮电机安装板固定在齿轮电机连接支架上，所述减速齿轮安装在齿轮安装板上，所述齿轮安装板与齿轮电机连接支架相固定，所述所述齿轮减速电机的输出轴通过弹性联轴器与减速齿轮的齿轮连接轴相连接；所述圆柱内齿轮外周上设置有开口，所述圆柱内齿轮的轴心位于开口中。

8、优选的，所述修复作业机构包括修复连接件、胶带机架以及设置在胶带机架内的胶带辊、下转辊、上转辊，所述修复连接件一端固定在圆柱内齿轮端面上，其另一端安装有旋转作业舵机，所述胶带机架安装在旋转作业舵机的输出轴上；所述胶带辊上安装的胶带能够通过上转辊与下转辊之间牵引而出并对高压电缆的绝缘层进行修复作业。

9、优选的，所述上转辊上方设置有升降驱动件，所述升降驱动件通过驱动件安装架固定在胶带机架上；所述升降驱动件的输出末端固定有刀片连接件，所述上转辊前侧的刀片连接件上安装有切割刀片，所述刀片连接件上设置有垂直直线齿条并与上转辊端面设置的转辊齿轮相啮合；所述切割刀片前侧设置有紧压转辊，所述紧压转辊通过转辊连接件固定在胶带机架上。

10、优选的，所述旋转供电机构设置在旋转结构的后端，并包括集电环、碳刷、碳刷连接件，所述集电环为半包围圆弧板结构并通过固定杆与固定机架相固定，所述集电环与圆柱内齿轮轴心共线；所述碳刷设置有多个并列分布在集电环上方并通过碳刷连接件固定在修复连接件上；所述碳刷与集电环滑动接触连接，碳刷由两个碳刷零部件组成，在碳刷与集电环相对旋转过程中，成一定夹角分布的两个碳刷零部件中至少有一个与集电环相接触连接；所述电源装置通过分电线接通集电环，再通过碳刷为旋转作业舵机、升降驱动件供电。

11、优选的，还包括导向板、下壳体、上壳体，所述下壳体、上壳体设置在夹紧行走机构和旋转结构的外侧并均固定在旋转结构的固定机架上，所述下壳体一侧边与上壳体一侧边通过螺栓固定，所述导向板通过螺栓固定在上壳体另一侧边处，所述导向板与下壳体另一侧边之间形成一定宽度的缝隙，所述缝隙与固定机架的缺口相通；高压电缆能够通过导向板与下壳体之间的缝隙卡入夹紧行走机构、旋转结构以及旋转供电机构的轴心处。

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，结构紧凑，能够在不停电的环境下，通过修复作业机构并利用绝缘胶带对高压电缆绝缘层的破损处进行包覆修复作业，自动化程度和作业效率高，可靠性好，使用方便，安全可靠，大幅降低带电作业的劳动强度和安全风险。

技术特征：

1.一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，包括夹紧行走机构(3)、旋转结构(4)、修复作业机构(5)、旋转供电机构(6)、电源装置(7)；所述旋转结构(4)包括带缺口的环状固定机架(402)以及通过导轨装置安装在固定机架(402)内部的圆柱内齿轮(401)，所述圆柱内齿轮(401)一侧设置有齿轮减速电机(403)并安装在固定机架(402)上，所述齿轮减速电机(403)的输出轴上安装有减速齿轮并与圆柱内齿轮(401)的内圈齿相齿合；所述夹紧行走机构(3)设置在旋转结构(4)的前端，并与固定机架(402)相固定，实现对高压电缆(1)进行夹紧和行走；所述修复作业机构(5)设置在旋转结构(4)的后端，并与圆柱内齿轮(401)相固定，所述齿轮减速电机(403)带动圆柱内齿轮(401)及修复作业机构(5)进行旋转，利用胶带实现对高压电缆(1)的绝缘层进行包覆修复作业；所述电源装置(7)为夹紧行走机构(3)、旋转结构(4)提供电力，并通过旋转供电机构(6)为修复作业机构(5)供电。

2.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述夹紧行走机构(3)由两个夹紧行走装置以及设置在两个夹紧行走装置之间的牵引装置组成，两个夹紧行走装置对称设置在高压电缆(1)的上下两侧并通过铰接连接杆(315)铰接在环状固定机架(402)上，所述牵引装置通过牵引夹紧舵机(313)控制将两个夹紧行走装置相向而行并对高压电缆(1)进行夹紧。

3.根据权利要求2所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述夹紧行走装置，包括夹紧行走机架(303)以及安装在夹紧行走机架(303)上的夹紧轮(305)和行走轮(304)，所述行走轮(304)通过行星减速电机(306)控制旋转，所述铰接连接杆(315)两端分别与夹紧行走机架(303)、固定机架(402)进行铰接；所述牵引装置，包括舵机输出旋转件(301)以及两个牵引杆(302)，两个牵引杆(302)的一端均通过销轴分别与舵机输出旋转件(301)两端进行活动固定，两个牵引杆(302)的另一端均通过销轴分别与两夹紧行走机架(303)进行活动固定，所述牵引夹紧舵机(313)通过舵机固定板(314)固定在固定机架(402)上，所述舵机输出旋转件(301)固定在牵引夹紧舵机(313)的输出轴上。

4.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述行星减速电机(306)的输出轴上安装有行走主动齿轮(309)，所述行走轮(304)一端安装有行走从动齿轮(310)，所述行走主动齿轮(309)与行走从动齿轮(310)相啮合；所述行走轮(304)轴心上设置有行走轮支撑柱(311)并通过行走轮支撑柱(311)与行走电机安装壳(307)及夹紧行走机架(303)相固定，所述行星减速电机(306)通过减速电机支架(308)固定在行走电机安装壳(307)上，且所述行走电机安装壳(307)通过行进轮安装板(308)与夹紧行走机架(303)相固定。

5.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述导轨装置设置有三个以上并均布在固定机架(402)内壁上；所述导轨装置包括导轮安装板(408)、导轮固定架(409)、从动导轮(410)，所述导轮安装板(408)固定在固定机架(402)内壁上，所述导轮固定架(409)、从动导轮(410)均设置有两个，两个导轮固定架(409)成八字形对称安装在导轮安装板(408)内侧，两个从动导轮(410)分别安装在两个导轮固定架(409)内，并对圆柱内齿轮(401)实现卡合。

6.根据权利要求5所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述圆柱内齿轮(401)前端的固定机架(402)上设置有齿轮电机连接支架(404)，所述齿轮减速电机(403)通过齿轮电机安装板(405)固定在齿轮电机连接支架(404)上，所述减速齿轮安装在齿轮安装板(411)上，所述齿轮安装板(411)与齿轮电机连接支架(404)相固定，所述所述齿轮减速电机(403)的输出轴通过弹性联轴器(406)与减速齿轮的齿轮连接轴(407)相连接；所述圆柱内齿轮(401)外周上设置有开口(412)，所述圆柱内齿轮(401)的轴心位于开口(412)中。

7.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述修复作业机构(5)包括修复连接件(501)、胶带机架(505)以及设置在胶带机架(505)内的胶带辊(506)、下转辊(507)、上转辊(508)，所述修复连接件(501)一端固定在圆柱内齿轮(401)端面上，其另一端安装有旋转作业舵机(502)，所述胶带机架(505)安装在旋转作业舵机(502)的输出轴上；所述胶带辊(506)上安装的胶带能够通过上转辊(508)与下转辊(507)之间牵引而出并对高压电缆(1)的绝缘层进行修复作业。

8.根据权利要求7所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述上转辊(508)上方设置有升降驱动件(509)，所述升降驱动件(509)通过驱动件安装架(510)固定在胶带机架(505)上；所述升降驱动件(509)的输出末端固定有刀片连接件(511)，所述上转辊(508)前侧的刀片连接件(511)上安装有切割刀片(512)，所述刀片连接件(511)上设置有垂直直线齿条(513)并与上转辊(508)端面设置的转辊齿轮(514)相啮合；所述切割刀片(512)前侧设置有紧压转辊(504)，所述紧压转辊(504)通过转辊连接件(503)固定在胶带机架(505)上。

9.根据权利要求8所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，所述旋转供电机构(6)设置在旋转结构(4)的后端，并包括集电环(601)、碳刷(602)、碳刷连接件(603)，所述集电环(601)为半包围圆弧板结构并通过固定杆与固定机架(402)相固定，所述集电环(601)与圆柱内齿轮(401)轴心共线；所述碳刷(602)设置有多个并列分布在集电环(601)上方并通过碳刷连接件(603)固定在修复连接件(501)上；所述碳刷(602)与集电环(601)滑动接触连接，碳刷(602)由两个碳刷零部件组成，在碳刷(602)与集电环(601)相对旋转过程中，成一定夹角分布的两个碳刷零部件中至少有一个与集电环(601)相接触连接；所述电源装置(7)通过分电线接通集电环(601)，再通过碳刷(602)为旋转作业舵机(502)、升降驱动件(509)供电。

10.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，其特征在于，还包括导向板(2)、下壳体(8)、上壳体(9)，所述下壳体(8)、上壳体(9)设置在夹紧行走机构(3)和旋转结构(4)的外侧并均固定在旋转结构(4)的固定机架(402)上，所述下壳体(8)一侧边与上壳体(9)一侧边通过螺栓固定，所述导向板(2)通过螺栓固定在上壳体(9)另一侧边处，所述导向板(2)与下壳体(8)另一侧边之间形成一定宽度的缝隙，所述缝隙与固定机架(402)的缺口相通；高压电缆(1)能够通过导向板(2)与下壳体(8)之间的缝隙卡入夹紧行走机构(3)、旋转结构(4)以及旋转供电机构(6)的轴心处。

技术总结
本发明公开了一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，包括夹紧行走机构、旋转结构、修复作业机构、旋转供电机构、电源装置；旋转结构包括固定机架及圆柱内齿轮，齿轮减速电机通过减速齿轮与圆柱内齿轮相齿合；夹紧行走机构实现对高压电缆进行夹紧和行走；齿轮减速电机带动圆柱内齿轮及修复作业机构进行旋转，并利用胶带实现对高压电缆的绝缘层进行包覆修复作业；电源装置为夹紧行走机构、旋转结构提供电力，并通过旋转供电机构为修复作业机构供电。本发明的一种高压电缆绝缘层的带电修复装置，结构紧凑，能够在不停电的环境下对高压电缆绝缘层的破损处进行包覆修复作业，自动化程度和作业效率高，可靠性好，使用方便，安全可靠。

技术研发人员：王伟,廖贵文,郭勇,魏纯洁,赵欢,王智坚,焦云龙,许吉敏,叶家鑫,冯玉,吴凯,吴少雷
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16