110kV輸電線路桿塔安全施工防護(hù)裝置的研發(fā)與應(yīng)用

楊長安 李曉雙 吳 超 王 超 李 鑫

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司）

0 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷屢創(chuàng)新高，高低壓線路的日常運(yùn)維檢修任務(wù)也日趨增多，尤其是在每年的春季、秋季檢修期間，這就需要我們在把好線路檢修安全和質(zhì)量關(guān)。在日常的高壓帶電作業(yè)中，處在高壓電場中的人體，會有危險電流流過，危及人身安全，因而所有進(jìn)入高壓電場的工作人員，都必須穿全套屏蔽服。帶電作業(yè)屏蔽服又叫等電位均壓服，是采用均勻的導(dǎo)體材料和纖維材料制成的服裝。其作用是在穿用后，使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個等電位屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場及電磁波的危害。成套的屏蔽服裝應(yīng)包括上衣、褲子、帽子、襪子、手套、鞋及其相應(yīng)的連接線和連接頭。現(xiàn)有的帶電作業(yè)屏蔽服大小一般都是均碼，連接線的連接頭都是采用直導(dǎo)線連接，身材高大魁梧的操作人員穿上后，在作業(yè)過程中有下蹲和幅度較大的動作時容易將連接線繃斷造成安全隱患［1-3］。

隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，高壓超高壓輸電線路均采用大型角鋼鐵塔和鋼管塔，鋼管塔結(jié)構(gòu)具有相對技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，適合應(yīng)用于承受大荷載的輸電鐵塔。

（1）荷載特性

鋼管塔桿件承受風(fēng)壓小、截面抗彎剛度大、結(jié)構(gòu)簡潔、傳力清晰，能夠充分發(fā)揮材料的承載性能，一方面可降低鐵塔重量，減小基礎(chǔ)作用力；另一方面有利于增強(qiáng)極端條件下抵抗自然災(zāi)害的能力。

（2）截面特性

鋼管構(gòu)件截面中心對稱，截面特性各向同性；材料均勻分布在周邊，截面抗彎剛度大。

（3）構(gòu)造連接

在構(gòu)造連接方面，鋼管塔的主材采用法蘭連接或相貫連接，斜材與主材之間采用插板連接或相貫連接，角鋼塔的主材采用內(nèi)、外包連接，其他桿件之間主要通過連接板和螺栓連接。鋼管塔的法蘭和插板連接構(gòu)造相對較為簡潔，雖然增加了焊接工作量，但減少了角鋼構(gòu)件的偏心等對結(jié)構(gòu)承載性能的不利影響，同時增強(qiáng)了連接節(jié)點(diǎn)的剛度與致密性，有助于提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性以及抵抗風(fēng)振動力荷載的能力。

鋼管塔其占地面積小，且結(jié)構(gòu)方面優(yōu)勢明顯，其應(yīng)用廣泛。

由于鋼管塔身比較高、給線路高空作業(yè)帶來一定的風(fēng)險，在高空作業(yè)過程中，由于各種原因，如天氣、設(shè)備故障、人為失誤等，工人可能會意外墜落。如果沒有防墜落裝置的保護(hù)，這樣的事故將會導(dǎo)致工人嚴(yán)重受傷或者失去生命。而有了防墜落裝置的保護(hù)，即使工人發(fā)生意外墜落，防墜落裝置也能夠有效地防止他們掉落到地面上，從而保障了工人的安全。同時，鋼管塔由于其粗大的塔身結(jié)構(gòu)，當(dāng)作業(yè)人員沿爬梯上橫擔(dān)作業(yè)時，在橫擔(dān)和主桿交匯地點(diǎn)，因為兩者之間跨度有1m左右，并且在此周圍卻沒有可以做抓手的著力點(diǎn)，造成在跨越時有很大的困難。本文所述為一種防墜落裝置，是基于鋼管塔橫擔(dān)上加裝的一款防墜落裝置，增加作業(yè)人員的抓手著力點(diǎn)，防止作業(yè)人員在橫擔(dān)上作業(yè)時不慎墜落，保護(hù)作業(yè)人員人身安全的目的。

1 問題分析

1.1 帶電作業(yè)屏蔽服

現(xiàn)有的帶電作業(yè)屏蔽服大小一般都是均碼，連接線的連接頭都是采用直導(dǎo)線連接，身材高大魁梧的操作人員穿上后，在作業(yè)過程中有蹲下和幅度較大的動作時容易將連接線繃斷造成安全隱患。如圖1所示。

圖1 帶電作業(yè)屏蔽服示意圖

針對以上問題，結(jié)合帶電作業(yè)的工作場景和工作人群的特點(diǎn)，設(shè)計出一種新型的帶電作業(yè)屏蔽服連接方式，該設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，卻能有效適用各種體型操作人群和作業(yè)場景帶電作業(yè)，并不會脫開、繃斷失效。

1.2 110kV鋼管塔防跌落裝置

鋼管塔是架空電力線路中的基本設(shè)備，在線路的架設(shè)和維護(hù)施工等頻繁作業(yè)中，作業(yè)人員大多數(shù)采用安全帶作為防護(hù)。但是，作業(yè)人員在上下鐵塔和橫向轉(zhuǎn)移過程中，存在安全防護(hù)失效的情況，有時甚至?xí)l(fā)生作業(yè)人員的踏空、失手、高空墜落等安全事故，即作業(yè)人員高空失去安全保護(hù)的情況時有發(fā)生，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓚鍪鹿省Ｄ壳霸?10kV鋼管塔線路上主要存在以下問題：當(dāng)作業(yè)人員沿爬梯上橫擔(dān)作業(yè)時，在橫擔(dān)和主桿交匯地點(diǎn)，因為兩者之間跨度有1m左右，并且在此周圍卻沒有可以做抓手的著力點(diǎn)，造成在跨越時有很大的困難，作業(yè)人員在沿爬梯上橫擔(dān)過程中，因為爬梯到橫擔(dān)的間距一般會大于1m，在高空作業(yè)的情況下很難完成跨越，給作業(yè)人員造成了很大的心理壓力。因此，在鐵塔上增設(shè)防墜落的安全保護(hù)裝置，為廣大作業(yè)人員高處作業(yè)時提供有力的人身安全保障，很有必要。目前，鐵塔防墜落安全保護(hù)裝置多以垂直方向保護(hù)為主，如作業(yè)人員穿戴雙保險安全帶沿鐵塔外側(cè)攀登梯爬至鐵塔頂部，而在水平轉(zhuǎn)移作業(yè)位置的安全保護(hù)存在漏洞。針對現(xiàn)有鋼管桿不利于運(yùn)行檢修的作業(yè)因素和設(shè)計缺陷，提出了在鋼管桿橫擔(dān)靠近塔身的部位安裝一種防墜落裝置，給高空作業(yè)人員提供一個支撐點(diǎn)和作業(yè)平臺，以防止高空作業(yè)人員墜落。如圖2所示。

圖2 高空作業(yè)平臺

2 解決方案

2.1 帶電作業(yè)屏蔽服

產(chǎn)品連接線原來是直線連接，預(yù)留出一定長度的連接線，現(xiàn)在改為采用彈簧繩形式，如圖3所示。產(chǎn)品連接線采用彈簧繩式結(jié)構(gòu)，使用壽命長，不同體型的作業(yè)人員穿上后蹲下或動作幅度較大時，彈簧繩會拉伸或收縮，保證連接線不會繃斷；連接線接頭采用公母頭卡扣式彈簧結(jié)構(gòu)，向外拉時不會脫落，牢固可靠。彈簧繩內(nèi)部時導(dǎo)電編織銅線，外部套有鋼制彈簧繩（帶硅膠套），最外層是絕緣尼龍編制套，材料彈性好，韌性強(qiáng)，強(qiáng)度高，不存在拉伸數(shù)次后不收縮回彈的問題，連接頭采用純銅材質(zhì)，接觸性和導(dǎo)電性良好，起到屏蔽電流的作用。

圖3 彈簧繩

2.2 防跌落裝置

根據(jù)“國家電網(wǎng)公司110～500kV輸由線路典型設(shè)計”，特選定110kV線路10模塊為設(shè)計模板。該模塊為海拔1000m以內(nèi)、設(shè)計風(fēng)速25m／s、導(dǎo)線為2XLGJ-300／25。

（1）氣象條件

具體的氣象條件參數(shù)見下表。

表 氣象條件參數(shù)

（2）絕緣配合

依照GB 311.1-1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》、GB 5001-2010《66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范》、DL／T620-1997《交流電氣裝置的過電保護(hù)和絕緣配合》進(jìn)行絕緣設(shè)計，圖4中絕緣子長度為1440mm，風(fēng)偏角度模擬為45°，安全距離要求為1.5m，實際絕緣子與扶手最小間距為2.22m，使110kV輸電線路能在工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓等各種情況下安全、可靠運(yùn)行。

圖4 絕緣子的長度與角度

（3）防跌落裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼管塔防跌落裝置采用免打孔安裝的方式，安裝在橫擔(dān)上，底部和兩側(cè)有防滑墊子，采用螺桿緊固的方式，背面采用背抓固定，著力點(diǎn)在中心線以下，可以剛好的緊固，產(chǎn)品安裝方便，大小可調(diào)，最適合當(dāng)前的工況環(huán)境；防墜落裝置采用雙桿式結(jié)構(gòu)，采用免打孔的安裝方式，上下用兩根螺桿緊固，背面采用背抓固定，安裝方便，大小可調(diào)節(jié)；雙桿部分可旋轉(zhuǎn)立起來或放倒，滿足不同工況要求，具體如圖5所示。

圖5 防跌落裝置

雙桿結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場操作方便，將該產(chǎn)品可以不用打孔安裝在鋼管塔橫擔(dān)上，牢固可靠。采用2mm厚鍍鋅鋼板和放管做主體骨架，雙桿扶手采用?24的鋼管；防跌落裝置在底部采用強(qiáng)力彈簧自鎖裝置，扶手可以旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)立起來時，可以輕易鎖緊扶手，不用時可以拉開彈簧自鎖裝置將其放倒。安裝牢固、方便快捷。產(chǎn)品主體采用鍍鋅不銹鋼材料，材料彈性好，韌性強(qiáng)，強(qiáng)度高，絕緣性好，輕松安裝，可以使用旋轉(zhuǎn)鎖緊裝置將扶手部分輕松固定，起到防止橫擔(dān)上作業(yè)的人員跌落的作用。如圖6所示。

圖6 防跌落裝置細(xì)節(jié)圖

3 實時后應(yīng)用前景

帶電作業(yè)屏蔽服和防跌落裝置目前在國網(wǎng)寧夏吳忠分公司進(jìn)行安裝使用，對該公司工作人員進(jìn)行回訪使用后的感受，該員工談到帶電作業(yè)屏蔽服大大提高了此裝置的適用性，不再擔(dān)心身材高大的作業(yè)人員因連接繩斷開引發(fā)觸電的安全問題了，大大提高了工作效率；防跌落裝置是在高空作業(yè)中保障作業(yè)人員安全的重要裝備之一，能夠保障作業(yè)人員在高空作業(yè)時的安全，在高空作業(yè)過程中，由于各種原因，如天氣、設(shè)備故障、人為失誤等，工人可能會意外墜落。而此防跌落裝置安裝在110kV鋼管塔橫擔(dān)上，在檢修作業(yè)中作業(yè)人員從塔身邁向橫擔(dān)時距離過大，沒有抓手的地方得到解決，保障了作業(yè)人員在高空作業(yè)時的人身安全。

4 結(jié)束語

“十三五”期間站在新的歷史方位，就安全生產(chǎn)工作作出了一系列重要指示，提出了一系列新思想新觀點(diǎn)新思路，反復(fù)告誡要牢固樹立安全發(fā)展理念，正確處理安全和發(fā)展的關(guān)系，堅持發(fā)展決不能以犧牲安全為代價這條紅線。本文針對現(xiàn)有的帶電作業(yè)屏蔽服和傳統(tǒng)的安全帶、安全繩等防跌落裝置存在的不足，該項目產(chǎn)品推出后，能有效解決輸配電網(wǎng)工作人員發(fā)生觸電和跌落的安全隱患，屬于典型的專項診斷，專項治理。用最簡單實用的方式從根本上解決了安全問題。而且產(chǎn)品成本可控，施工安裝簡單，具有較高推廣價值，對于中國電網(wǎng)建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有積極的推動作用。