絕緣梯支撐腿的研制

胡文華+楊濤+唐旭東

摘 要：隨著我國新建特高壓變電站的逐漸增多，電壓等級(jí)逐步提升，設(shè)備安裝點(diǎn)離地面距離越來越高，而在登絕緣梯進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)，經(jīng)常發(fā)生滑倒事件造成人員和設(shè)備的傷害。文章依托錫盟±800千伏換流站工程，研制出一種絕緣梯安全腿，提高施工作業(yè)的安全性。

關(guān)鍵詞：絕緣梯；支撐腿；防滑倒

中圖分類號(hào)：U224 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0001-02

Abstract： With the increasing number of new UHV substations and the gradual upgrading of voltage， the installation point of the equipment is getting higher and higher from the ground， while the installation and commissioning of the equipment is carried out on the insulation ladder. Frequent slip incidents cause injuries to personnel and equipment. Based on the Ximeng ±800kV converter station project， a kind of safety leg of insulation ladder is developed to improve the safety of construction operation.

Keywords： insulation ladder； support leg； anti-slip down

引言

錫盟換流站由于溫度極低，地面結(jié)冰濕滑，急需解決登梯摔倒事件發(fā)生。而目前使用普通絕緣單梯進(jìn)行登梯作業(yè)時(shí)，一般采用將梯子頂部用繩子固定于所靠物體，或者在梯子腿部設(shè)置阻擋物等方法，用以保證梯子不滑倒。但根據(jù)調(diào)查，這些方法并不能有效防止絕緣梯在濕滑地面上的滑倒事件。為了保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的正常開展，并有效保障作業(yè)人員安全。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)人員的技術(shù)攻關(guān)，通過科學(xué)分析與設(shè)計(jì)，研制出絕緣梯支撐腿，成功解決了因地面濕滑導(dǎo)致絕緣梯滑倒的難題，提高絕緣梯的安全性。使用具有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯后，登梯摔倒事件發(fā)生幾率大幅降低，作業(yè)人員的安全得到了有效保障。

1 絕緣梯支撐腿的設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)生絕緣梯滑倒事件的原因主要有絕緣梯與地面角度不滿足要求、絕緣梯所倚靠物體不牢靠、地面過于濕滑造成梯子后滑、使用破損嚴(yán)重的絕緣梯等，其中地面濕滑造成梯子后滑所占比例最大。本文所述內(nèi)容主要解決因地面濕滑導(dǎo)致絕緣梯后滑問題從而降低絕緣梯引發(fā)事件概率。

在找到了絕緣梯滑倒事件的主要原因后，圍繞著主要原因提出了3條解決方案，最終選擇了最簡(jiǎn)單方便有效的方案，使得地面濕滑造成滑到事件的幾率降低，并制造出一種登梯作業(yè)安全可靠、原理簡(jiǎn)單、使用方便、外觀精致、制造成本低的絕緣梯。

2 絕緣梯滑倒因素的分析

針對(duì)普通絕緣單梯，我們進(jìn)行理論分析。一架單梯，自重為G，長(zhǎng)為L(zhǎng)，斜倚在支架或墻面上，單梯與地面間靜摩擦因數(shù)為u，單梯與地面夾角為θ。假設(shè)人質(zhì)量為m，距底端x。平衡時(shí)水平方向地面對(duì)單梯的靜作用力f隨x增大而增大，豎直方N=G+mg。地面對(duì)單梯提供的最大靜摩擦力f=N=u（G+mg）是恒定的。（見圖1）

由以上分析可知，當(dāng)x比較小時(shí)單梯可能是很安全的，此時(shí)f1

3 絕緣梯的研制與實(shí)施

3.1 防滑絕緣梯設(shè)計(jì)方案的選擇

通過以上絕緣梯滑倒因素的分析，我們考慮過三種方案：絕緣梯頂部設(shè)置抱箍、絕緣梯底部設(shè)置防滑墊木、絕緣梯底部設(shè)置支撐腿。

絕緣梯頂部設(shè)置抱箍方案安全可靠性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，不改變絕緣梯原始結(jié)構(gòu)，加工制作簡(jiǎn)單，成本低但是僅局限用于圓柱形倚靠點(diǎn)，使用局限性太大，不適用于錫盟眾多類型的登梯作業(yè)；絕緣梯底部設(shè)置防滑墊木方案加工制作簡(jiǎn)單，成本低，適用范圍廣，但該方案安全可靠性一般，搬運(yùn)移動(dòng)不便。在現(xiàn)有絕緣梯上設(shè)置支撐腿，制作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，安全可靠性強(qiáng)，易操作、易移動(dòng)，穩(wěn)定性好，適用范圍廣。最終選擇了第三種在現(xiàn)有絕緣梯上設(shè)置支撐腿的方式。

3.2 支撐腿材質(zhì)選擇

考慮其安全性、適用性和強(qiáng)度要求，我們要求絕緣梯支撐腿應(yīng)符合：絕緣材料密度≥1.95g/cm3；絕緣材料的吸水率<0.40%；材料抗拉強(qiáng)度>350Mpa；材料表面硬度50（巴氏）；絕緣材料表面耐壓>12kV（r.m.s）；設(shè)計(jì)負(fù)載>1500N絕緣部件表面應(yīng)光滑、無氣泡、皺紋或開裂，無明顯的擦傷和過熱痕跡，顏色為本色。根據(jù)上述條件，我們選擇了鋼材、高強(qiáng)度鋁合金與絕緣梯主體部分同種材質(zhì)的玻璃纖維、木材進(jìn)行優(yōu)劣對(duì)比選材。

3.3 支撐腿開度設(shè)置

根據(jù)電力安全工作規(guī)程規(guī)定，絕緣梯與地面夾角宜為60°，保證絕緣梯腿和支撐腿同時(shí)落地，支撐腿張開角度應(yīng)設(shè)置為60°，支撐腿與絕緣梯間應(yīng)具有堅(jiān)固且能限制開度的拉鏈。當(dāng)支撐腿與絕緣梯同時(shí)觸地時(shí)，支撐腿開度為60°，支撐腿長(zhǎng)度與絕緣梯固定點(diǎn)至底腳的長(zhǎng)度一致。因此，在使用帶支撐腿絕緣梯時(shí)，通過觀察絕緣梯梯腿和支撐腿是否同時(shí)落地來判斷絕緣梯放置角度是否符合要求。

3.4 連接處設(shè)計(jì)

連接處主要利用絕緣梯本身的結(jié)構(gòu)，盡量不增加或是大面積破壞其本身的結(jié)構(gòu)，利用柔性鋼材彎制成連接件，緊密包裹在絕緣梯表面，并通過鉚釘將連接件固定，使絕緣梯和支撐腿的連接可靠。

在連接處下方增設(shè)連接鉸鏈，限制開度。在鉸鏈最大處正好使得絕緣梯支撐腿與絕緣梯主體結(jié)構(gòu)形成60°夾角。形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，保障登梯人員安全。

同時(shí)在絕緣梯橫擔(dān)處，利用柔性鋼材彎制的三角形構(gòu)件對(duì)絕緣梯橫擔(dān)進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，充分緩解了因增加絕緣梯支撐腿導(dǎo)致的絕緣梯強(qiáng)度不足的問題。

3.5 支撐腿高度設(shè)置

當(dāng)人員沿絕緣梯向上移動(dòng)時(shí)，支撐腿越長(zhǎng)安全性越高；而根據(jù)絕緣梯支撐腿最大開度為60°，支撐腿長(zhǎng)度不得大于絕緣梯長(zhǎng)度的一半，當(dāng)支撐腿設(shè)置為絕緣梯的1/2時(shí)，安全穩(wěn)定性較高，但是增加了原絕緣梯重量的一半，給搬運(yùn)帶來麻煩，當(dāng)設(shè)置較低位置時(shí)，人員登梯高度為L(zhǎng)1+L2所受重力和絕緣梯自重為G，此時(shí)f1幾乎為零，因此為保證絕緣梯不滑動(dòng)f2*L1*cos60°>G*L2*sin60°，在絕緣梯f2一定時(shí)，力矩應(yīng)盡可能大。

經(jīng)過上述受力分析后，綜合考慮本絕緣梯重量和絕緣體最大承重力矩要求設(shè)置高度選為0.5m～0.7m。

支撐腿的設(shè)置不僅解決了地面濕滑造成絕緣梯滑倒問題，還有效地避免了因擺放角度不正確引發(fā)的事件，從而進(jìn)一步降低了絕緣梯引起的事件率。

本支撐腿安裝在梯子上可有效增強(qiáng)絕緣梯的穩(wěn)固性，保障了作業(yè)時(shí)的安全性，充分發(fā)揮了支撐腿的重要作用，簡(jiǎn)單方便快捷的操作方法不但省時(shí)省力更是避免梯子在登高作業(yè)時(shí)發(fā)生傾、滑的危險(xiǎn)，給予高空作業(yè)人員安全保障，極大地提高了安全系數(shù)，保證了作業(yè)安全措施的有效落實(shí)。

4 現(xiàn)場(chǎng)關(guān)于帶有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯的應(yīng)用

帶有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯制作完成后，廣泛地應(yīng)用于錫盟換流站工程施工現(xiàn)場(chǎng)各隔離開關(guān)、避雷器、電抗器等設(shè)備的安裝調(diào)試作業(yè)，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，大幅降低了登梯滑倒事件發(fā)生的幾率。有效地提高了施工效率，推進(jìn)了施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境對(duì)施工作業(yè)影響的最小化，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

本文從錫盟換流站工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求出發(fā)，以安全便利簡(jiǎn)單為原則，基于現(xiàn)有絕緣梯的結(jié)構(gòu)，研制出的帶有支撐腿的絕緣梯，成功地降低了絕緣梯因地面濕滑應(yīng)發(fā)事件的概率，提高了登高作業(yè)的安全性。而且該絕緣梯制作簡(jiǎn)易，可在普通絕緣梯的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，本項(xiàng)研究成果為高寒濕滑地區(qū)的登高作業(yè)的絕緣梯選用增添了更加有力的選項(xiàng)，值得在同類工程中推廣與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹法明，李琛.關(guān)于防滑絕緣梯的研制與應(yīng)用[J].供電企業(yè)管理，2013（1）：47-47.endprint