架空輸電鐵塔防誤登防攀爬裝置的研制與應用

國網(wǎng)北京市電力公司 蔡永摯 閆付樂

個別社會人員為個人糾紛惡意攀爬輸電鐵塔，救援工作占用生產(chǎn)資源，需設計有效阻止社會人員攀爬的防攀爬裝置；線路工作人員因野外施工環(huán)境差、疲勞作業(yè)、人防疏漏等原因，存在誤登桿塔風險。故需設計防止無任務登塔、防止登錯桿塔、防止誤登帶電側(cè)的多功能合一的防誤登裝置。

1 功能實現(xiàn)

1.1 現(xiàn)狀分析

鐵塔作為輸電線路骨架中的重要設備，是日常施工、檢修作業(yè)中的重要維護對象，作業(yè)人員需攀登上鐵塔對缺陷進行處理。但在實際的作業(yè)任務中常因臨近帶電線路復雜，容易誤登帶電側(cè)，而有著較大人身設備險。

以北京地區(qū)為例，線路遷改工程工程量呈逐年增加且停電施工天數(shù)長。隨著首都城市鐵路、高速的規(guī)劃發(fā)展，城市建設涉及架空輸電線路跨越距離不足、路徑需改遷等問題。輸電線路遷改施工臨近帶電線路，倒停施工復雜、施工風險等級高。北京地區(qū)涉及的重點線路多、路徑長，特殊時段保障要求級別較高，政治供電線路保障壓力大。因此對線路的安全運行有很高的要求，每年的綜合檢修工作工作量十分飽滿，需快速上下塔完成作業(yè)。由于北京特殊的政治地位，城市在運鐵塔常發(fā)生社會人員登塔鬧事現(xiàn)象，因此防止社會人員隨意攀登鐵塔的需求也愈發(fā)迫切。

目前應用防止人員攀爬的裝置主要有3類：腳釘或塔身臨時懸掛警示裝置（圖、牌）、永久式的塔退圍擋防攀爬、塔身圍擋式的防攀爬裝置?，F(xiàn)有的三種鐵塔防攀爬裝置存在以下問題：不能或不能完全阻止無關人員攀登鐵塔；鐵塔安裝防攀爬裝置后，公司正常作業(yè)人員上塔時費時費力，起到防攀爬功能的裝置登塔時間平均增加15~20min。

通過對現(xiàn)狀防攀爬裝置的分析，考慮減小自有人員登塔作業(yè)的影響并有利于生產(chǎn)工作，將防社會人員攀爬與防自有人員誤登兩項功能需求合并開發(fā)，設計開發(fā)出具備防止社會人員攀爬、防止自有人員誤登、不妨礙登塔作業(yè)的多功能合一的防攀爬裝置。整體裝置設計確定了以結構設計實現(xiàn)防攀爬、任務設計實現(xiàn)防誤登的總體思路，建立如下邏輯流程。

通過以上功能分析，針對目前鐵塔防攀爬裝置不能完全阻止無關人員登塔和解鎖費時的局限于不足，從減少開鎖時間、讓作業(yè)人員快速登塔的角度出發(fā)，設定并實現(xiàn)2個目標：作業(yè)人員開鎖及登塔的平均用時≤3min；閉鎖狀態(tài)下作業(yè)人員登塔時間≥30min。

1.2 防誤登功能的實現(xiàn)

1.2.1 任務下發(fā)實現(xiàn)防止誤登功能

在每座線路桿塔安裝防攀爬設施，通過智能鎖具進行閉鎖，門鎖結構上安裝一個智能鎖具，門鎖結構安裝在腳釘側(cè)大邊，結合手機APP下發(fā)任務，打開指定智能鎖具后，在實驗室和現(xiàn)場進行開鎖100次測試，記錄開鎖時間，獲得開門解鎖全部動作過程的平均時間5.21秒。這種任務下發(fā)的形式可有效防止施工人員、檢修人員誤登桿塔帶電側(cè)、登錯其他桿塔，防止出現(xiàn)因誤登行為造成的人身傷害、設備損壞風險，同時采用智能解鎖的方式，有效保證了起到防誤登的同時不額外增加作業(yè)的時間，不對一線生產(chǎn)工作造成工作負擔。

改善鐵塔目前運行維護狀況，目前塔上附屬設施較多，所屬運行維護單位復雜，存在無任務登塔擅自作業(yè)的情況，這種防誤登的方式有效地避免了無任務登塔的行為，使設備運行維護工作的管理工作得到質(zhì)效提升。

施工作業(yè)時通過下發(fā)任務的方式連接激活智能解鎖器，指定解鎖某桿塔塔腿的門鎖結構，作業(yè)人員打開任務指定桿塔塔腿的智能門鎖，實現(xiàn)防止作業(yè)人員誤登桿塔的功能，這樣在野外施工作業(yè)時可有效防止人員跑錯作業(yè)桿塔，同時作業(yè)時防止人員誤登桿塔的帶電側(cè)，保障了人身安全與電力設施安全，以下是防誤登功能實現(xiàn)的邏輯流程：管理人員A根據(jù)生產(chǎn)施工計劃下發(fā)任務-下發(fā)任務輸入“線路名桿塔號某塔腿”后即可確定需開鎖的位置，同時設置任務日期-任務由A下發(fā)給他所管理且參與工作的工作負責人a、c、d等-a、c、d等工作人員接收任務-核實確認-有問題反饋并返回到第1步、無問題執(zhí)行。

通過防攀爬設施的智能鎖控閉鎖實現(xiàn)桿塔與鎖具ID的匹配，利用智能授權終端，結合線路作業(yè)工作票實現(xiàn)作業(yè)范圍、作業(yè)時間段、作業(yè)人員授權開鎖，有授權的桿塔、人員才能開鎖，防止出現(xiàn)未授權登桿塔的情況，并通過智能授權終端將開鎖記錄上送到系統(tǒng)存檔，做到線路桿塔開鎖作業(yè)過程可控制、結果可查詢。針對防攀爬功能開發(fā)防攀爬裝置管理系統(tǒng)，采用下發(fā)任務的方式登塔作業(yè)，精準管控防止人員誤入帶電側(cè)，管理系統(tǒng)WEB端和手機APP可查看全部智能鎖具的開關狀態(tài)、位置信息。

1.2.2 驗電閉鎖方案

在桿塔靠近線路側(cè)安裝驗電傳感器對桿塔線路帶電情況進行檢測，并下送到驗電閉鎖裝置；在桿塔攀登梯或登桿工具處部署防誤攀爬設施并使用智能鎖具閉鎖，其與驗電閉鎖裝置通信接收驗電信息，將鎖具與桿塔線路帶電狀態(tài)進行邏輯關聯(lián)，若驗電有電則通過聲光報警的方式提示“有電危險、禁止攀爬”；若驗電無電則可解除閉鎖、允許登桿作業(yè)，通過該種驗電閉鎖的方式可對防誤登功能做二重防護，當作業(yè)人員進入帶電側(cè)時，通過告警提示是否為帶電作業(yè)，地面確認為帶電作業(yè)后執(zhí)行登塔作業(yè)任務，此時若不能開啟門鎖結構則說明任務下發(fā)可能存在問題，通過二重防護與計劃員二次核實，可再次確保人身設備安全。社會人員惡意攀爬時，具備驗電閉鎖功能，通過附加傳感器等方式，還可對社會人員進行警示告警。

1.3 防攀爬功能實現(xiàn)

裝置由4個組件構成，利用塔身結構分別安裝在鐵塔的大邊位置，在桿塔第一“開心”位置安裝，實現(xiàn)裝置安裝在距離地面最近的高度，減小社會人員惡意攀爬輸電鐵塔的高度，在此位置安裝后，裝置結合塔身位置的開心結構整個將四面塔身保護，實現(xiàn)阻斷人員向上攀爬的路徑的效果，阻止人員沿塔身側(cè)向上攀爬，這種利用塔身結構、非全包圍防攀爬裝置的設計方式可減少裝置制作的耗材，并易于生產(chǎn)安裝，同時可針對桿塔的尺寸型號對類似桿塔做統(tǒng)一型號設計，從整體上解決批量生產(chǎn)、安裝中存在的問題。

2 功能驗證

阻止社會人員惡意攀登。結合塔身結構的設計，當社會人員惡意攀爬鐵塔被塔腿防攀爬裝置的門鎖結構阻擋后，可能轉(zhuǎn)移至塔身嘗試沿塔身向上攀爬，護網(wǎng)結構結合塔身“開心”位置的設計阻止了沿塔身側(cè)攀爬，人員起身后雙手無有效著力點，達到了阻止社會人員惡意攀登輸電鐵塔的效果；防止作業(yè)人員誤登帶電側(cè)。作業(yè)人員通過下發(fā)任務，將作業(yè)桿塔路名桿號寫入防攀爬裝置的智能解鎖器，使用綁定智能鎖控鑰匙的方式明確作業(yè)桿塔的路名桿號，如人員誤登帶電側(cè)或誤登其它桿塔便無法開鎖，這樣就有效地防止了作業(yè)人員誤登帶電側(cè)、誤登桿塔、無任務登塔。