新型腳手架自動封網(wǎng)裝置研究

廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局 孫嘉興 董少波 南方電網(wǎng)公司電纜系統(tǒng)安全與運維保障重點實驗室 冉 倩

高壓輸電線路由于設計和安全需要往往架設在山區(qū)、公路等自然環(huán)境，存在大量與其他電力線路、鐵路、公路、航道等交叉跨越，在開展高壓架空線路更換或拆除導地線及ADSS等電力建設或檢修工作時，為保證線路及人員人身安全需在跨越物兩旁搭設跨越棚架。如，涉及到線路下方存在10kV配電線路時，按照電力安全規(guī)程有關要求，需10kV線路進行停電或帶電包裹絕緣皮后方可進行棚架封頂施工。傳統(tǒng)人工封頂是在棚架上一條條搭設封頂竹竿或網(wǎng)繩，此種方式工作效率低、施工需辦理的手續(xù)多、施工風險高，如采用停電施工可能造成電網(wǎng)負荷損失，對周邊居民及企業(yè)正常生產(chǎn)生活造成極大不便；如采用帶電包裹絕緣皮，安全作業(yè)風險高，施工成本投入大[1]。

1 腳手架自動封網(wǎng)裝置設計

裝置總體設計。本裝置由網(wǎng)繩、推進器和絕緣桿組成。通過推進器推動絕緣桿前進帶動網(wǎng)繩移動，形成對腳手架的封頂，具體內(nèi)容和技術原理如下：針對腳手架自動封頂裝置的基本功能要求確定了裝置的3個主要設備網(wǎng)繩、推進機、絕緣桿；通過模擬架空線路下方為10kV架空線路的情況，對設備材質(zhì)、重量、尺寸、推進力、電池續(xù)航、控制系統(tǒng)提出明確的參數(shù)要求。根據(jù)參數(shù)要求計算并設計裝置的5大設備詳細圖紙。

網(wǎng)繩設計要求：具有10kV以上電壓等級的絕緣性能，具有1噸以上的抗拉性能且重量盡量輕[2]。本裝置使用的網(wǎng)繩是直徑為10mm的絕緣網(wǎng)繩，能承受1噸左右的拉力且能承受10kV工頻電壓。每段網(wǎng)繩都提前編制好形成整體式網(wǎng)繩，網(wǎng)繩長10米、寬5米。在使用時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇不同長度或?qū)挾鹊木W(wǎng)繩即可；推進器設計要求：需采用電動機驅(qū)動方式，推進力需達到50kg以上，方便安裝和拆卸；控制系統(tǒng)需具備前進、后退、鎖止、復位等主要功能，電池續(xù)航需達到1小時以上，推進速度需達到2米/分鐘。推進器由電源、電機、控制系統(tǒng)、底座構架四部分組成。電源持續(xù)工作時間達1小時，推進器輸送速度達2米/分鐘；絕緣桿設計要求：具有10kV電壓的絕緣性能。采用分段的方式進行現(xiàn)場組裝，每段長度約2米，具有較好的抗形變能力。本次研究采用與常用的110kV及以上線路絕緣棒和驗電器相同的絕緣材質(zhì)，能承受10kV工頻電壓，具有良好的絕緣性能。采用分段的方式進行現(xiàn)場組裝，每段長度約2米。采用上下雙桿的方式提升抗形變能力。

2 設備組裝方案及測試

方案概況。該裝置由兩臺推進主機進行自動封頂作業(yè)，封頂材料采用絕緣繩索和絕緣棒材，將其制作成一套組合式封頂繩網(wǎng)，從一側(cè)的棚架頂伸至對側(cè)棚架頂后固定完成封頂。適用封頂區(qū)域：封頂棚架跨越距離為10米，網(wǎng)寬5米、網(wǎng)繩間距2米。根據(jù)封頂實施方案，將繩網(wǎng)和構件裝入帶有推進功能的機器中。通過開關對構件進行推進直至完成。故此方案需要開發(fā)出絕緣性能結(jié)構的構件，帶推進功能的設備。

圖1 自動封網(wǎng)裝置示意圖

圖2 推進及傳動裝置示意圖

裝置功能模塊說明：利用三維軟件對絕緣距離的要求、結(jié)構強度的分析、結(jié)構的彈性進行設計，開發(fā)出帶有絕緣性能的推進構件。推進機的動態(tài)為夾緊、鎖止、推進三個動作，利用PLC對減速電機和推桿進行控制，達到減輕整備質(zhì)量。將設備固定在平面上將構件一次連接進行測試，驗證PLC對電機和電動推桿的控制；操作方法：先固定2條豎桿作拉線掛點，在平行伸出的2條伸桿上裝拉線，拉線尾在棚架用拉索絞盤固定，安裝橫連桿及預制式網(wǎng)套，推進主機向?qū)?cè)推送，伸桿分段駁接，直至對側(cè)棚架后固定，完成封頂。

準備階段：根據(jù)交叉跨越的長度、寬度確定封網(wǎng)的尺寸和距離。然后選擇好合適尺寸的封網(wǎng)繩，確定好絕緣桿的長度，將推進器安裝在腳手架頂部并固定，將第一段絕緣桿插進推進器，并將網(wǎng)繩掛在絕緣桿上，網(wǎng)繩一端可靠連接在第一段絕緣桿的頂端，另一端固定在棚架上；封頂階段：利用控制器啟動推進機推動絕緣桿前進。每前進兩米后停止運行，人工將另一段絕緣桿與前段絕緣桿連接，待檢查連接牢固可靠后再繼續(xù)啟動機器向前推進。如此往復操作，直至絕緣桿到達對面棚架頂端。由對面人員將絕緣桿和網(wǎng)繩固定住，實現(xiàn)對跨越處的封頂；拆除階段：由人工將棚架兩端網(wǎng)繩解開，將一端絕緣桿放在推進機內(nèi)，啟動推進機慢慢收回絕緣桿和網(wǎng)繩，完成對封頂?shù)牟鸪?。組裝和測試。

圖3 裝置布置示意圖

圖4 操作步驟1：準備

圖5 操作步驟2：展開

3 裝置研究成果及效益和應用前景分析

研制出腳手架自動封頂裝置一套。通過該項目的實施研發(fā)出自動封頂裝置一套，有效解決了人工封頂?shù)闹T多問題，有效提高檢修施工工作效率、降低作業(yè)風險、減少施工成本，縮小影響范圍，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

獲的實用新型專利一項。廣州地區(qū)架空輸電線路運行時間達20年以上的老舊線路越來越多，由于酸雨等運行環(huán)境的影響，導地線銹蝕及ADSS腐蝕情況嚴重，在線路上開展檢修作業(yè)的風險越來越高。隨著國家粵港澳大灣區(qū)的戰(zhàn)略落地，廣州地區(qū)架空線對鐵路、公路及10kV線路交叉跨越點日益增加，在交叉跨越點處開展線路更換時存在影響范圍大、時間要求高、安全風險高、經(jīng)濟成本高、手續(xù)繁雜等諸多困難。因此外部環(huán)境迫切要求我局在進行線路檢修時須做到安全、經(jīng)濟、高效，對周邊社會經(jīng)濟的影響范圍越小越好。

本項目裝置具有如下優(yōu)點：機器代替人，封頂效率高。自動封頂裝置每6米封頂時長為3分鐘，而人工封網(wǎng)方式每10米封頂時長為30分鐘，自動封頂工作效率是人工封頂?shù)?倍；作業(yè)風險低。自動封頂裝置因絕緣網(wǎng)繩和絕緣桿均具有10kV絕緣水平且人員操作在棚架上，離10kV帶電線路滿足安全距離要求，人員作業(yè)風險低，徹底解決了對于難以停電的10kV線路帶電包裹絕緣皮的問題；施工手續(xù)簡單，易操作。自動封頂因無需10kV線路停電，減少了大量的停電手續(xù)，且現(xiàn)場封頂操作方便快捷；社會影響范圍小。采用自動封網(wǎng)，因安全可靠，當高壓線路下方存在低壓線路時，施工時下方的線路可不必停電，不影響10kV線路正常供電，從而可有效縮小停電范圍，極大減少對社會經(jīng)濟的影響。

綜上，自動封頂裝置在對跨越點進行導地線、ADSS更換及拆除時能有效提高工作效率、降低作業(yè)風險、減少停電手續(xù)辦理、縮小影響范圍，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，具有良好的推廣應用前景。