防觸電型高枝電鋸研究

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司惠民縣供電公司 董寶強(qiáng) 韓成濤 董彥碩

多數(shù)地區(qū)均選擇在室外架設(shè)輸電線，輸電線附近存在樹木的情況難以避免，在樹枝長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后便會(huì)給輸電線運(yùn)行造成影響，定期清理附近樹枝并維護(hù)輸電線很有必要。電力行業(yè)人員會(huì)利用高枝油鋸對(duì)輸電線附近樹枝進(jìn)行修剪，以免樹枝給輸電線運(yùn)行造成不良影響。然而現(xiàn)有油鋸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，所能提供功能十分單一，開展清障作業(yè)期間極易出現(xiàn)夾手、觸電或其他突發(fā)情況，導(dǎo)致人員安全受到威脅。另外，現(xiàn)有油鋸還不具備遠(yuǎn)程操控的功能，在修剪園林、清理電力通道障礙的過(guò)程中對(duì)其加以使用，可靠性及最終效果均難以得到保證，改造升級(jí)勢(shì)在必行。

本文對(duì)常見高枝油鋸進(jìn)行介紹，并指出現(xiàn)有油鋸存在的問(wèn)題，圍繞防觸電電鋸的設(shè)計(jì)工作展開了討論，具體內(nèi)容包括設(shè)計(jì)思路、改裝說(shuō)明還有組裝要點(diǎn)三個(gè)方面。

1 高枝油鋸介紹

對(duì)輸電線進(jìn)行清障時(shí)，工作人員會(huì)借助升降平臺(tái)到達(dá)指定位置，但升降平臺(tái)所處高度相對(duì)較高，如需先舉起高枝油鋸再對(duì)樹枝或其他障礙物進(jìn)行清理，極易造成導(dǎo)線、油鋸間距離無(wú)法達(dá)到安全距離的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)以下情況：清障作業(yè)所使用高枝油鋸?fù)ǔ２痪邆浣^緣性，在誤觸輸電線后工作人員安全將受到嚴(yán)重威脅；現(xiàn)有高枝油鋸無(wú)法提供測(cè)量鋸本體、導(dǎo)線間距離的功能，同時(shí)也不具備發(fā)布警示的功能，極易出現(xiàn)誤觸輸電線的情況，設(shè)備可靠性及安全性均無(wú)法得到保證。

由此可見，要想做到安全且高效地開展清障作業(yè)，關(guān)鍵是要盡快解決高枝油鋸所存在問(wèn)題，充分利用現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)出更加可靠且安全的全新高枝電鋸，在為人員安全提供保障的前提下，使作業(yè)效率最大程度接近預(yù)期。在此背景下，可以普通油鋸為基礎(chǔ)升級(jí)為全新的防觸電電鋸，將帶來(lái)以下社會(huì)效益：使現(xiàn)有電鋸功能得到增加；使清障作業(yè)擁有更加穩(wěn)定且安全的工具；將工作人員出現(xiàn)意外事故的概率降至最低[1]。

2 防觸電高枝電鋸的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目所強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)是通過(guò)改造現(xiàn)有電鋸的方式，賦予其更為理想的防觸電性，在提出詳細(xì)設(shè)計(jì)方案前，先要確定設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)人員以電力行業(yè)所提出需求為落腳點(diǎn)，研發(fā)了更加可靠且安全的高枝電鋸（圖1），并以設(shè)計(jì)思路為導(dǎo)向，對(duì)改造要求、組裝流程進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，希望能夠憑借功能更加豐富的高枝電鋸，為日后清障作業(yè)的高效開展助力，最大程度避免工作人員受到不必要的傷害。圖1中：10是支撐機(jī)構(gòu)；20是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；30是延伸機(jī)構(gòu)，可被拆分成上延伸機(jī)構(gòu)、下延伸機(jī)構(gòu)；31是下延伸機(jī)構(gòu)；32是上延伸機(jī)構(gòu)；50是鏈條鋸。

2.1 設(shè)計(jì)思路

在本項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員結(jié)合高枝電鋸日常使用場(chǎng)景和工作環(huán)境提出了三點(diǎn)要求：該電鋸應(yīng)具備防觸電功能，確保工作人員即使出現(xiàn)誤觸輸電線的情況，其人身安全也不會(huì)受到威脅；該電鋸應(yīng)具備報(bào)警功能，一旦發(fā)現(xiàn)鋸本體和輸電線間距離不足1.8m，便通過(guò)紅燈警示、聲音警示等方式將該情況告知工作人員，確保配網(wǎng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)安全且可靠的運(yùn)行[2]；該電鋸應(yīng)具備自動(dòng)停止運(yùn)行的功能。

要想滿足上述要求，關(guān)鍵是要以報(bào)警器、電鋸還有高壓絕緣棒為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)三者進(jìn)行整合的方式，賦予所設(shè)計(jì)電鋸更為理想的性能。用高壓絕緣棒替代電鋸手柄，考慮到絕緣棒所用材質(zhì)多為絕緣材質(zhì)，加之其絕緣性會(huì)隨著本體長(zhǎng)度的增加而增強(qiáng)，對(duì)其加以使用可為電鋸絕緣性提供有力保證。另外，為避免電鋸絕緣性受到外界影響，設(shè)計(jì)人員指出應(yīng)引入無(wú)線技術(shù)對(duì)電鋸進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，加裝相應(yīng)的遙控開關(guān)勢(shì)在必行。而近電報(bào)警器的作用，主要是對(duì)電鋸、輸電線間的距離進(jìn)行測(cè)量，這點(diǎn)同樣需要有所了解。

按照上述方案所制作高枝電鋸，不僅在防觸電方面具有突出表現(xiàn)，還能夠憑借報(bào)警器為工作人員提供相應(yīng)的報(bào)警，使工作人員準(zhǔn)確掌握自身和輸電線的距離，為清障期間工作人員的安全提供全方位保障。

2.2 改裝說(shuō)明

在本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)人員先后對(duì)三類構(gòu)件進(jìn)行了改裝，具體包括開關(guān)、報(bào)警器還有絕緣棒，經(jīng)過(guò)改裝的構(gòu)件各方面性能均得到了明顯的優(yōu)化。在開展改裝工作期間，以下內(nèi)容需要引起重視：

2.2.1 開關(guān)

電動(dòng)鏈鋸的開關(guān)通常設(shè)置在電鋸機(jī)身上，若電鋸需要外接絕緣棒，則無(wú)法繞過(guò)絕緣棒操作電鋸開展工作，改裝現(xiàn)有開關(guān)勢(shì)在必行。在制定改裝方案時(shí)有兩方面內(nèi)容需要引起重視：一是酌情延長(zhǎng)操作距離，確保工作人員能夠隨時(shí)切換電鋸的啟停狀態(tài)；二是不改變開關(guān)現(xiàn)有絕緣性，切記不得使用導(dǎo)線連接各構(gòu)件。鑒于此，設(shè)計(jì)人員決定增設(shè)無(wú)線遙控開關(guān)，在保證構(gòu)件性能的前提下，最大程度延長(zhǎng)操作距離。本項(xiàng)目所用電鋸的工作電壓是14.4V，在選擇改裝所用遙控開關(guān)規(guī)格時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)考慮電源電壓，確保經(jīng)過(guò)改裝的開關(guān)能夠具有更加突出的表現(xiàn)。

2.2.2 報(bào)警器

電鋸所用報(bào)警器多為近電報(bào)警器，其運(yùn)行原理如下：第一步，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行接收；第二步，通過(guò)前端分析處理的方式，篩選出50Hz的信號(hào)；第三步，利用數(shù)字濾波法將干擾信號(hào)盡數(shù)排除，同時(shí)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分析；第四步，根據(jù)分析所得結(jié)論判斷是否需要發(fā)布相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，若信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)預(yù)設(shè)值，則需要向接收端發(fā)布信號(hào)；第五步，接收端將所接收?qǐng)?bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，使用戶明確設(shè)備現(xiàn)已達(dá)到強(qiáng)電狀態(tài)[3]。該報(bào)警器適配工頻電壓值為220V及以上。走訪調(diào)查可知，多數(shù)報(bào)警器均只能進(jìn)行聲音報(bào)警，在警示能力方面的表現(xiàn)并不理想，對(duì)其進(jìn)行改裝很有必要。

高枝電鋸的特點(diǎn)主要是運(yùn)行期間所產(chǎn)生噪聲大且距離遠(yuǎn)，現(xiàn)有報(bào)警器所能發(fā)揮作用十分有限。在綜合考慮多方面因素后，設(shè)計(jì)人員最終制定了以下方案：在報(bào)警器底部恰當(dāng)位置增設(shè)指示燈（指示燈顏色為紅色），在設(shè)備和帶電線路間距離過(guò)小時(shí)，報(bào)警器可同時(shí)發(fā)布紅燈警示、聲音警示，使警示效果達(dá)到預(yù)期。這里還要注意一點(diǎn)，該報(bào)警器僅負(fù)責(zé)近電預(yù)警而不需要對(duì)靜電、直流以及高頻進(jìn)行預(yù)警?？紤]到架空電線所在區(qū)域的電場(chǎng)往往十分穩(wěn)定，對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的精確度相對(duì)理想，設(shè)計(jì)人員指出該報(bào)警器的檢測(cè)對(duì)象應(yīng)以架空線為主，使用過(guò)程中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)檢測(cè)電壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，確保檢測(cè)可靠且靈敏度能夠達(dá)到行業(yè)要求。

2.2.3 絕緣棒

普通高枝油鋸均為金屬結(jié)構(gòu)，受金屬物化特征影響，高枝油鋸在絕緣性方面的表現(xiàn)并不理想。為徹底解決該問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員決定引入絕緣棒、電動(dòng)鏈鋸，用上述構(gòu)件替代高枝油鋸。事實(shí)證明，對(duì)二者進(jìn)行組合運(yùn)用的積極作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是使高空清障需求得到充分滿足，二是可取得良好的防觸電效果。另外，為確保絕緣棒、電動(dòng)鏈鋸得到牢固連接，設(shè)計(jì)人員還根據(jù)二者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的金屬支架。

3 組裝要點(diǎn)

一是按照要求組裝無(wú)線開關(guān)、電鋸、絕緣棒以及近電報(bào)警器[4]。該電鋸需要用到固定架、絕緣支桿與裝配端，其中，固定架應(yīng)配備一個(gè)或是多個(gè)箍緊件，另外，還要用到鋸本體，確保輸電線所存在雜物能夠被金屬清除。正式投入使用前，先要利用箍緊件對(duì)固定架、鋸本體進(jìn)行固定，再對(duì)固定架和裝配端進(jìn)行連接，確保承載裝配端的支桿擁有良好的絕緣性。清障過(guò)程中，由絕緣支桿負(fù)責(zé)切斷電流進(jìn)入人體的路徑，保證即使工作人員接觸導(dǎo)線，也不會(huì)受到導(dǎo)線內(nèi)部電流的影響。

二是以使用場(chǎng)景為依據(jù)對(duì)鋸本體進(jìn)行選擇，目前使用頻率較高的鋸本體為剪刀、電鋸，酌情選用不同鋸本體，可使電鋸類型、適用范圍得到增加。絕緣支桿所用材料應(yīng)擁有理想的絕緣性，如生活中較為常見的木頭和塑料。箍緊件材質(zhì)為金屬，利用螺栓組件進(jìn)行連接，確保相鄰箍板間存在尺寸固定的卡固腔室。該電鋸計(jì)劃使用電鋸作為鋸本體，其核心部分是電鋸電機(jī)，需在腔室內(nèi)恰當(dāng)位置安裝電機(jī)殼體，確保所形成裝配結(jié)構(gòu)牢固且可靠。

三是固定架表面分別裝有鎖緊件、卡接件，其中鎖緊件需穿過(guò)裝配孔，經(jīng)由裝配端和卡接件表面所開設(shè)卡孔相連，這樣設(shè)計(jì)一方面可增強(qiáng)固定架、支桿連接點(diǎn)的牢固性，另一方面可大幅降低裝拆操作的難度，使工作效率達(dá)到預(yù)期。作為與箍緊件相連的筒體，卡接件的材質(zhì)為金屬，其端面內(nèi)凹區(qū)域設(shè)有裝配孔、卡孔，裝配端表面對(duì)應(yīng)位置同樣設(shè)有裝配孔，且裝配端被固定在卡孔內(nèi)。另外，支桿裝配端的外側(cè)裝有防護(hù)套、材質(zhì)為金屬，此舉能最大程度減少外界因素給支桿所產(chǎn)生影響，避免出現(xiàn)支桿被壓壞的情況。防護(hù)套整體形狀、外部直徑均與孔徑一一對(duì)應(yīng)，旨在確保二者能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)固且可靠的卡接。本項(xiàng)目中，鎖緊件為螺釘，對(duì)應(yīng)裝配孔是螺紋孔，使用螺釘?shù)哪康氖谴_保其能夠與裝配孔實(shí)現(xiàn)牢固連接，同時(shí)避免裝配難度過(guò)大，帶來(lái)不必要的麻煩。

四是握持端外壁增設(shè)相應(yīng)的防滑結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加握持端和手部間摩擦力的方式，確保工作人員能夠握緊該構(gòu)件，以免作業(yè)期間發(fā)生打滑或是類似問(wèn)題，為使用該電鋸所開展各項(xiàng)工作的可靠性、安全性提供保證。該電鋸并未對(duì)防滑結(jié)構(gòu)的形狀提出明確要求，既可是波紋狀凸起也可是菱形凸起，上述形狀的防滑結(jié)構(gòu)均能起到增加摩擦力的作用。此外，如果條件允許，還可利用橡膠或是類似材質(zhì)對(duì)防滑套進(jìn)行制作，并將防滑套固定在握持端的恰當(dāng)位置，這樣做同樣能夠達(dá)到防滑的目的。

五是箍緊件可被拆分成連接件、第一箍緊件還有第二箍緊件，其中連接件的兩端分別和卡接件、第二箍緊件相連。鋸本體需要通過(guò)把手和箍緊件相連，這樣設(shè)計(jì)的目的是以把手、箍緊件為著力點(diǎn)，加持并固定鋸本體，確保鋸本體、固定架間所存在連接點(diǎn)可靠。而將把手和抱箍進(jìn)行連接，可確保相鄰抱箍間形成兩點(diǎn)定位與限位，以免對(duì)電鋸進(jìn)行使用期間由于劇烈振動(dòng)導(dǎo)致電鋸、固定架脫離，為工作人員所具有安全性提供保證。

六是該電鋸還在絕緣支桿表面增設(shè)了相應(yīng)的輔助把持件，確保在使用該電鋸開展工作期間，工作人員可分別握住握持端和輔助件，通過(guò)提高抓持所具有穩(wěn)固性與牢固性的方式，使高枝電鋸更加可靠。

七是待上述組裝工作告一段落，仔細(xì)檢查絕緣棒、電鋸和支撐架連接點(diǎn)的牢固程度，確保三者連接處不存在松脫的可能性，同時(shí)無(wú)線開關(guān)可正常運(yùn)行，對(duì)特定范圍內(nèi)所發(fā)出操作信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確接收。另外還要確保報(bào)警器能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)存在異常后可第一時(shí)間發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信息，由專業(yè)人員對(duì)故障點(diǎn)、導(dǎo)致故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行確定，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，以免造成難以挽回的后果。

4 結(jié)語(yǔ)

研制可提供絕緣、近電報(bào)警等重要功能的高枝電鋸，最大程度避免清障作業(yè)期間工作人員觸電。清障過(guò)程中，該電鋸所安裝絕緣支桿能切斷輸電線電流進(jìn)入人體的路徑，以免由于安全距離未達(dá)到要求致使工作人員出現(xiàn)觸電的情況，為其財(cái)產(chǎn)、生命安全提供保護(hù)。另外，該電鋸的優(yōu)勢(shì)還包括操作難度小、內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單和可靠性理想等，均與電力行業(yè)所提出訴求相符。未來(lái)本文所設(shè)計(jì)電鋸將擁有更廣闊的發(fā)展空間，應(yīng)加大對(duì)其進(jìn)行推廣的力度，為清障作業(yè)的高效開展奠定基礎(chǔ)。