架空输电线路绝缘子串检具支撑装置设计
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自由度 F=2。
可见，高空作业人员在不转换身体位置的情况
下即可实现对绝缘子串检具的灵活调整。
2.2 合成运动机构的省力计算
具有相对运动特性的零部件之间通过连接副
实现运动与载荷的传递，因此需要其具有足够的强
度与刚度可靠性。本节主要计算上、下支撑臂与杠
杆支座和氮气弹簧之间连接铰点的受力，各构件的
受力简图如图 3 所示。
of adjustable freedom of the device and the force of joint are obtained. The influence curve of the position of hinge point
to the force of joint and the motive condition of the near end are obtained through the virtual simulation analysis. The
4
7
6
2
5
1
3
图中：1—杆塔角钢；2—铰链螺杆；3—锁紧螺母；4—U 形
架；5—滑套支座；
6—绝缘杆；7—放电叉。
图 1 检具支撑装置整体结构示意图
1.2 工作原理
工作时，绝缘杆通过滑套支座与装置连接，滑
2020 年第 38 卷第 2 期
9
15
14
R2
10
13
12
Hale Waihona Puke 118合成运动机构局部放大示意图
套支座相当于绝缘杆的扶手，内部可变形的强阻尼
0
引言
绝缘子串是高压输电线路的重要组成部分，皆
具固定和保护功能。目前对绝缘子串的运行维护
通常采用电压分步法进行检测，操作人员利用绝缘
操作杆搭载火花间隙测试叉在杆塔上对绝缘子进
行逐片检测，这种方式存在劳动强度大、稳定性不
足且灵活性差等缺陷[1-4]。对此本文提出 1 种多自由
度、多点平行支撑兼具定位功能的绝缘子串检具的
Xingyi 562400, China）
Abstract：A Multi-degree of freedom and easy-operational support device is designed to improve the efficiency and
reliability of monitoring work. The structural characteristics, athletic ability and stress states are analyzed, and the formula
safty and flexibility of the support device are verified in the field.
Key words：overhead transmission lines; support unit; checking fixture; insulator; multi-degree freedom
支撑装置，用于支撑架空输电线路上使用的绝缘子
劣化状态检测工具。
1
1.1
多自由度支撑装置的结构设计
整体结构
绝缘子串检具支撑装置结构见图 1，其中合成
运动机构的 4 个主要组成部分如图 2 所示。铰链螺
杆、锁紧螺母和 U 形架用于将支撑装置整体固定于
杆塔，角钢固定座与杠杆支座铰接，杠杆支座的左
侧为检具俯仰调整机构。
文献标志码：B
中图分类号：TM755
文章编号：
1008-6218（2020）02-0062-04
Configuration Design for Insulator String
Checking Fixture of Overhead Transmission Lines
WEI Guoliang
（Tianshengqiao Bureau of Extra-High Voltage Power Transmission Company of China Southern Power Grid,
F′= 3n - 2p l - 2p h ，其中，n 为活动构件的数量；p l 为
机构中低副的数量；p h 为高副的数量。
上、下位氮气弹簧处存在虚约束，因此活动构
件与运动副的计算仅需考虑 1 个氮气弹簧即可。经
计算，n=5，pl=5，ph=0，因此装置的自由度为 1。同
时，杠杆支座还具有 1 个转动自由度，因此装置的总
内蒙古电力技术
INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER
62
2020 年第 38 卷第 2 期
doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2020.00.032
架空输电线路绝缘子串检具支撑装置设计
韦国梁
（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局，
贵州 兴义 562400）
材料有助于绝缘杆的轴向定位；杠杆支座与角钢固
定座的连接可实现装置的左右转动；锁紧手柄则用
于绝缘杆确定位置后检具支撑装置的定位和制动；
上、下支撑杆及氮气弹簧与杠杆支座的铰接可实现
绝缘杆的俯仰运动；氮气弹簧的阻滞特性可使装置
自主回到平衡状态，操作人员只需手扶绝缘杆调整
检具的位置即可。上述过程替代了操作人员高空
摘要：设计了 1 种多自由度、多点平行支撑兼具定位功能的绝缘子串检具的支撑装置，详细分析其结构特点、运动能力和受力
性态，得到了装置的可调自由度和关节受力的计算公式。同时，通过多体动力学虚拟仿真分析，得出了过程铰点的位置对近线
端的运动性态和各关节力的影响曲线，并现场验证了该支撑装置的安全性、
灵活性。
关键词：架空输电线路；支撑装置；检具；绝缘子；多自由度
l1
f1
f2
B1
δ
B2
L
图中：8—角钢固定座；9—锁紧手柄；10—螺杆；11—杠杆
支座；12—上位氮气弹簧；13—下位氮气弹簧；14—上支
撑臂；15—下支撑臂。
图2
63
韦国梁：
架空输电线路绝缘子串检具支撑装置设计
G3
G2
f1x
f2x
f1y
o1
f2y
o2
θ
y
双手举撑绝缘杆调整检具位置，从而实现省力的目
的。
2
fD D
fE
E
G1
多自由度支撑装置设计参数计算
2.1
合成运动机构的自由度计算
由于杆塔高空作业空间较为狭小，操作人员体
位转换不灵活，因此要求检具支撑装置具有灵活的
位置转换能力。为便于计算，将杠杆支座固定后转
换 为 平 面 机 构 ，自 由 度 F′ 的 计 算 公 式 为 ：
可见，高空作业人员在不转换身体位置的情况
下即可实现对绝缘子串检具的灵活调整。
2.2 合成运动机构的省力计算
具有相对运动特性的零部件之间通过连接副
实现运动与载荷的传递，因此需要其具有足够的强
度与刚度可靠性。本节主要计算上、下支撑臂与杠
杆支座和氮气弹簧之间连接铰点的受力，各构件的
受力简图如图 3 所示。
of adjustable freedom of the device and the force of joint are obtained. The influence curve of the position of hinge point
to the force of joint and the motive condition of the near end are obtained through the virtual simulation analysis. The
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图中：1—杆塔角钢；2—铰链螺杆；3—锁紧螺母；4—U 形
架；5—滑套支座；
6—绝缘杆；7—放电叉。
图 1 检具支撑装置整体结构示意图
1.2 工作原理
工作时，绝缘杆通过滑套支座与装置连接，滑
2020 年第 38 卷第 2 期
9
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Hale Waihona Puke 118合成运动机构局部放大示意图
套支座相当于绝缘杆的扶手，内部可变形的强阻尼
0
引言
绝缘子串是高压输电线路的重要组成部分，皆
具固定和保护功能。目前对绝缘子串的运行维护
通常采用电压分步法进行检测，操作人员利用绝缘
操作杆搭载火花间隙测试叉在杆塔上对绝缘子进
行逐片检测，这种方式存在劳动强度大、稳定性不
足且灵活性差等缺陷[1-4]。对此本文提出 1 种多自由
度、多点平行支撑兼具定位功能的绝缘子串检具的
Xingyi 562400, China）
Abstract：A Multi-degree of freedom and easy-operational support device is designed to improve the efficiency and
reliability of monitoring work. The structural characteristics, athletic ability and stress states are analyzed, and the formula
safty and flexibility of the support device are verified in the field.
Key words：overhead transmission lines; support unit; checking fixture; insulator; multi-degree freedom
支撑装置，用于支撑架空输电线路上使用的绝缘子
劣化状态检测工具。
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多自由度支撑装置的结构设计
整体结构
绝缘子串检具支撑装置结构见图 1，其中合成
运动机构的 4 个主要组成部分如图 2 所示。铰链螺
杆、锁紧螺母和 U 形架用于将支撑装置整体固定于
杆塔，角钢固定座与杠杆支座铰接，杠杆支座的左
侧为检具俯仰调整机构。
文献标志码：B
中图分类号：TM755
文章编号：
1008-6218（2020）02-0062-04
Configuration Design for Insulator String
Checking Fixture of Overhead Transmission Lines
WEI Guoliang
（Tianshengqiao Bureau of Extra-High Voltage Power Transmission Company of China Southern Power Grid,
F′= 3n - 2p l - 2p h ，其中，n 为活动构件的数量；p l 为
机构中低副的数量；p h 为高副的数量。
上、下位氮气弹簧处存在虚约束，因此活动构
件与运动副的计算仅需考虑 1 个氮气弹簧即可。经
计算，n=5，pl=5，ph=0，因此装置的自由度为 1。同
时，杠杆支座还具有 1 个转动自由度，因此装置的总
内蒙古电力技术
INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER
62
2020 年第 38 卷第 2 期
doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2020.00.032
架空输电线路绝缘子串检具支撑装置设计
韦国梁
（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局，
贵州 兴义 562400）
材料有助于绝缘杆的轴向定位；杠杆支座与角钢固
定座的连接可实现装置的左右转动；锁紧手柄则用
于绝缘杆确定位置后检具支撑装置的定位和制动；
上、下支撑杆及氮气弹簧与杠杆支座的铰接可实现
绝缘杆的俯仰运动；氮气弹簧的阻滞特性可使装置
自主回到平衡状态，操作人员只需手扶绝缘杆调整
检具的位置即可。上述过程替代了操作人员高空
摘要：设计了 1 种多自由度、多点平行支撑兼具定位功能的绝缘子串检具的支撑装置，详细分析其结构特点、运动能力和受力
性态，得到了装置的可调自由度和关节受力的计算公式。同时，通过多体动力学虚拟仿真分析，得出了过程铰点的位置对近线
端的运动性态和各关节力的影响曲线，并现场验证了该支撑装置的安全性、
灵活性。
关键词：架空输电线路；支撑装置；检具；绝缘子；多自由度
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图中：8—角钢固定座；9—锁紧手柄；10—螺杆；11—杠杆
支座；12—上位氮气弹簧；13—下位氮气弹簧；14—上支
撑臂；15—下支撑臂。
图2
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韦国梁：
架空输电线路绝缘子串检具支撑装置设计
G3
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双手举撑绝缘杆调整检具位置，从而实现省力的目
的。
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多自由度支撑装置设计参数计算
2.1
合成运动机构的自由度计算
由于杆塔高空作业空间较为狭小，操作人员体
位转换不灵活，因此要求检具支撑装置具有灵活的
位置转换能力。为便于计算，将杠杆支座固定后转
换 为 平 面 机 构 ，自 由 度 F′ 的 计 算 公 式 为 ：