一種新型安全防護(hù)式配電網(wǎng)專用絕緣梯的開發(fā)

吳英山

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

0 引言

對(duì)于廣大山區(qū)及城鎮(zhèn)郊區(qū)來(lái)說(shuō)，配電網(wǎng)桿塔設(shè)備分布廣泛，特別是戶外柱上自動(dòng)化開關(guān)終端逐漸增多，桿塔高空作業(yè)量大幅度增加。桿塔高處設(shè)備，特別是當(dāng)對(duì)安裝在2.5 m以上高處位置的設(shè)備維護(hù)時(shí)候，受到位置的限制影響，運(yùn)維人員站立在桿塔的橫杠上工作，容易站立不穩(wěn)，工作效率受到嚴(yán)重的影響，并存在人身安全風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)目開發(fā)了1 種新型安全防護(hù)式配電網(wǎng)專用絕緣梯，為運(yùn)維人員提供了可靠的安全保證。

1 問(wèn)題現(xiàn)狀

絕緣梯是一項(xiàng)重要的電力安全器具，其特點(diǎn)主要有：不導(dǎo)電，外觀新穎，美觀大方；耐腐蝕；重量輕，搬運(yùn)方便；低吸水率、阻燃性好；高強(qiáng)、輕質(zhì)、抗沖擊、絕緣性和透磁極佳等。絕緣梯可以分為絕緣單梯、絕緣升降梯、絕緣合梯、絕緣關(guān)節(jié)梯、絕緣圓管梯、絕緣圓管伸縮梯、軟梯等?，F(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)不同的實(shí)際情況選擇不同的絕緣體。在配電網(wǎng)桿塔高處設(shè)備運(yùn)維過(guò)程中，作為常用的作業(yè)平臺(tái)，絕緣單長(zhǎng)梯比較常見。由于絕緣梯立柱表面堅(jiān)硬光滑，當(dāng)其斜靠在桿塔上時(shí)，由于桿塔架構(gòu)、設(shè)備多為金屬材料制作，表面較為光滑，絕緣梯搭靠在上面很不穩(wěn)固，容易側(cè)滑，對(duì)運(yùn)維人員存在極大的不安全隱患。 當(dāng)運(yùn)維人員攀爬梯子過(guò)程中身體重心不平衡或站在絕緣梯上工作時(shí)稍微用力，梯子就有可能發(fā)生側(cè)滑[1]?！峨娏Π踩ぷ饕?guī)程》規(guī)定，梯子應(yīng)堅(jiān)固完整，有防滑措施；在作業(yè)中使用梯子時(shí)，應(yīng)設(shè)專人扶持或綁扎牢固[2]。根據(jù)該規(guī)定，為了防止發(fā)生意外，在現(xiàn)場(chǎng)的使用過(guò)程中，需要至少由一人專門扶梯，比較耗費(fèi)人力，并且也存在不安全隱患，如果扶梯人員不注意或者力度不夠，絕緣梯有可能倒下，危及梯子上工作人員的生命安全。如果使用綁扎的方式固定，用繩索將梯子與架構(gòu)、設(shè)備綁牢，耗時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)，由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)梯子可能需要經(jīng)常移位，綁扎方法大大增加了工作量，需要增加作業(yè)人員數(shù)量，降低了工作效率。

另一方面，近年來(lái)誤登帶電桿塔導(dǎo)致觸電事故頻頻發(fā)生，或者是桿塔作業(yè)過(guò)程突然來(lái)電而現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員毫不知覺的情況下繼續(xù)工作，身體的伸張小于帶電安全距離而觸電，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全造成巨大的威脅。可通過(guò)預(yù)警實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)事故的預(yù)防,從而提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平[3]。這樣，亟需研發(fā)一種近電預(yù)警裝置，當(dāng)作業(yè)過(guò)程人體及工器具與帶電體距離小于安全距離時(shí)候及時(shí)發(fā)出提醒采取對(duì)應(yīng)措施，防止誤觸及不安全區(qū)域。

2 解決方案

2.1 安全帶固定

該設(shè)計(jì)擬采用安全帶便捷地固定絕緣長(zhǎng)梯。安全帶被喻為生命帶，是汽車安全領(lǐng)域最重要的發(fā)明之一。它是運(yùn)用在設(shè)備上的安·全件，乘坐飛機(jī)等飛行器，或在高空作業(yè)與進(jìn)行技藝表演時(shí)，為保證安全所用的帶子。安全帶包括金屬構(gòu)件、繩等，金屬構(gòu)件具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，安全繩材質(zhì)具有有較強(qiáng)的耐磨性。安全帶使用方便，安全性能極高，適用各種場(chǎng)合，已成為駕駛員和乘員首要考慮的問(wèn)題，也是汽車等最重要的性能之一。同時(shí)，安全帶也廣泛應(yīng)用在各種高空作業(yè)中，保證著作業(yè)人員的生命安全。

在絕緣長(zhǎng)梯上采用上下兩端設(shè)置安全帶裝置。通過(guò)該裝置，可有效確保梯子的穩(wěn)固性，并且具有極大的便捷性。在大多數(shù)情況下，梯子斜靠在桿塔上的時(shí)候，安全風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源主要為上端側(cè)翻和下端向外滑。針對(duì)上端側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，只需要在桿塔上掛靠牢固；針對(duì)下側(cè)向外滑倒，可設(shè)置安全帶，通過(guò)將安全到向桿塔向內(nèi)的拉力，確保梯子不會(huì)向外滑動(dòng)。如圖1 所示，上安全掛繩將梯子與桿塔連接起來(lái)；下安全掛繩通過(guò)向桿塔的向內(nèi)側(cè)的牽引力，防止絕緣梯外傾。

具體的實(shí)現(xiàn)方法如圖2 及圖3 所示，具備梯角防后滑措施，梯頂具有防傾斜措施。梯子腳下安裝有防滑扣模塊，可以利用自動(dòng)回縮安全帶，通過(guò)纏繞梯子前方的柱子、鋼構(gòu)可纏繞障礙物等鎖定后，實(shí)現(xiàn)防后滑功能。梯子頂部同樣具有梯角的可鎖定自動(dòng)回縮安全帶模塊，由自動(dòng)收縮安全帶加固定掛鉤組成，用于給梯子頂部與梯頂附近的桿、橫擔(dān)、鋼構(gòu)等位置進(jìn)行固定，達(dá)到防止梯頂各個(gè)方向晃動(dòng)的可能的作用。

圖1 長(zhǎng)梯固定原理示意圖

圖2 長(zhǎng)梯固定效果圖

2.2 近電報(bào)警

為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)桿塔高處作業(yè)的安全性，設(shè)計(jì)在絕緣梯上加裝近電報(bào)警。目前，通用型電力絕緣梯沒有對(duì)靠近帶電設(shè)備進(jìn)行提醒的功能，對(duì)作業(yè)人員誤登帶電設(shè)備或者作業(yè)過(guò)程中可能與帶電體距離小于安全距離過(guò)程，從而導(dǎo)致人身觸電傷害事故。所謂安全距離是指為了保證人身安全，作業(yè)人員與不同電位的物體之間所應(yīng)保持各種最小空氣間隙距離的總稱[4]。具體來(lái)說(shuō)，為了保證人身安全，地電位作業(yè)人員與帶電體之間應(yīng)保持的最小距離叫做最小安全距離?！峨娏Π踩ぷ饕?guī)程》中對(duì)配電線路電壓等級(jí)的最小安全距離規(guī)定為：人身與帶電體的安全距離為電壓10 kV，距離是0.7 m。為了保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的生命安全和設(shè)備長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，增加1 種近電報(bào)警器非常有必要，對(duì)配電現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供安全警戒，具有非常重大的意義[5]。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，絕緣梯上側(cè)安裝近電感應(yīng)智能報(bào)警器，可以有效避免高處作業(yè)的運(yùn)維人員觸電風(fēng)險(xiǎn)。如圖3 所示，為了最大限度地保證設(shè)備的使用壽命，以及確保近電報(bào)警器處于最靈敏的狀態(tài)，近電報(bào)警器可安裝在絕緣梯的上端A、B 兩側(cè)空心管內(nèi)，確保最接近帶電體，保證監(jiān)測(cè)的靈敏性。以該點(diǎn)為基礎(chǔ)，當(dāng)帶電位置距離該點(diǎn)超出安全距離時(shí)將發(fā)起警報(bào)聲，提醒運(yùn)維人員注意?？赏ㄟ^(guò)檔位選擇不同的電壓等級(jí)，從而確保在該等級(jí)電壓工作時(shí)候?qū)?yīng)的安全距離告警值的準(zhǔn)確度。為了確保作業(yè)過(guò)程的安全，也可以根據(jù)實(shí)際的需要，對(duì)該近電感應(yīng)報(bào)警器對(duì)帶電體的距離加入一定的裕度，如10 kV 安全距離0.7 m，考慮作業(yè)過(guò)程人體的擺動(dòng)，對(duì)帶電體距離1 m 就要發(fā)出報(bào)警。為了提高近電報(bào)警器的壽命，將其放置于絕緣梯頂部管內(nèi)放置，確保不受到風(fēng)雨的影響。

圖3 近電報(bào)警器安裝位置示意圖

近電報(bào)警器可采用監(jiān)測(cè)近電電磁場(chǎng)強(qiáng)度方式，當(dāng)監(jiān)測(cè)器到電磁場(chǎng)強(qiáng)度在近電區(qū)域內(nèi)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其結(jié)構(gòu)包括近電檢測(cè)單元、近電運(yùn)算單元、控制輸出單元和報(bào)警單元，如圖4 所示。近電檢測(cè)單元主要為近電感應(yīng)器，并將檢測(cè)的量輸入給近電運(yùn)算單元；近電運(yùn)算單元主要為將接收到的量與設(shè)定的閥值進(jìn)行比較；執(zhí)行控制單元輸出執(zhí)行信號(hào)，執(zhí)行信號(hào)可以是聲音（聲覺報(bào)警），也可以是警示燈（視覺報(bào)警）。

圖4 近電報(bào)警器結(jié)構(gòu)示意圖

為了提高絕緣梯感應(yīng)器的使用范圍，近電報(bào)警器能夠根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電壓等級(jí)設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警等級(jí)，滿足絕緣梯靠近帶電設(shè)備時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，從而實(shí)現(xiàn)防止作業(yè)人員誤登帶電設(shè)備的目的。

在實(shí)際的使用過(guò)程中，當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)維人員需要在高壓環(huán)境中高處作業(yè)時(shí)：運(yùn)維人員持梯進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)前，需要首先打開近電報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)作業(yè)設(shè)備的電壓等級(jí)，設(shè)置近電報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警等級(jí)。該文設(shè)計(jì)的近電報(bào)警裝置，根據(jù)配網(wǎng)電壓的實(shí)際情況，可以設(shè)定380 V、10 kV、35 kV 等電壓等級(jí)。當(dāng)絕緣梯頂部靠近設(shè)備構(gòu)架時(shí)，若作業(yè)工況小于設(shè)置的報(bào)警等級(jí)的安全距離，則近電報(bào)警裝置發(fā)出聲音報(bào)警，從而警示作業(yè)人員。反之，若近電報(bào)警裝置沒有發(fā)出報(bào)警，則說(shuō)明作業(yè)工況近電未超過(guò)絕緣等級(jí)。

3 結(jié)語(yǔ)

該文設(shè)計(jì)了一種新型安全防護(hù)式配電網(wǎng)專用絕緣梯，采用安全帶的方式確保平臺(tái)的安全穩(wěn)固，具有很高的工作效率和安全水平，能夠有效防止工作人員攀爬梯子過(guò)程中或站在梯子上作業(yè)時(shí)發(fā)生的側(cè)滑，從而造成人身傷害；提出了在絕緣梯頂部設(shè)置近電報(bào)警裝置的方法，改變了監(jiān)督不到位、無(wú)法對(duì)不安全行為實(shí)時(shí)預(yù)警等現(xiàn)狀，對(duì)設(shè)備帶電安全距離判斷不準(zhǔn)確的作業(yè)人員起到警示效果，為作業(yè)人員是否進(jìn)入帶電危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)提供了一種非接觸的判斷方式，有效彌補(bǔ)了市場(chǎng)上電力行業(yè)高空作業(yè)絕緣梯技術(shù)缺陷，能起到保護(hù)人身安全的作用，改善效果明顯。

一種新型安全防護(hù)式配電網(wǎng)專用絕緣梯通過(guò)巧妙加裝簡(jiǎn)單的安全帶、近電感應(yīng)器，制作成本低，可量產(chǎn)，性能穩(wěn)定，各子系統(tǒng)獨(dú)立配置，檢修方便，維修成本低，有很大的實(shí)用價(jià)值和推廣前景?？蓮V泛應(yīng)用于配電網(wǎng)各種單梯、伸縮梯。