輸電線路等電位作業自動爬升安全裝置研制★

王先鋒 王德賀 曾憲武 李明華 劉 鵬 龍福剛 曹 陽 黃 偉

(貴州電網有限責任公司,貴州 貴陽 550002)

0 引言

隨著我國經濟的快速增長以及電網輸電線路的不斷改善更新，對輸電線路的安全運行與可靠性要求較高，而且隨著地方城市的建設，輸電線路為滿足城市建設的需要必須建立高塔和往山上高處遷移，勢必導致線路維護難度增加，而且又要提高供電可靠性，帶電作業就顯得尤為重要了。在傳統帶電作業中作業人員是利用軟梯爬到導線上進行帶電等電位作業的，人又累又費時，就造成了整項工作的時間延長很多。對于帶電等電位作業人員升降裝置的研制就顯得尤為必要[1]。

1 等電位作業現狀

1.1 帶電作業現狀

近年來我國高壓輸電網的建設和發展迎來了快速增長的時機，帶電作業已成為輸配電線路運行測試、檢修和更新改造的重要方式，為電力系統的安全正常可靠運行和保證電力經濟效益發揮了至關重要的作用[2]。我國的帶電作業開始于20世紀50年代初期，與其他發達國家相比較，在工器具的輕巧性、作業方法的多樣性、項目應用的廣泛性及操作難易性等方面都具有我們自己的特點。隨著各供電企業帶電作業的大范圍開展，在帶電作業相關的技術理論試驗研究、作業工器具的研制開發、作業標準制定和作業安全管理等方面得到了快速發展[3]。

我國的330 kV超高壓輸電線路的帶電作業分別開展于20世紀70年代而500 kV超高壓線路帶電作業開展于80年代[4]。當前，500 kV超高壓交流緊湊型輸電線路帶電作業技術導則已經由中國電力企業聯合會于2010年提出并于2011年1月發布。我國的1 000 kV特高壓線路已建成投產，1 000 kV特髙壓輸電線路的相關帶電作業試驗研究工作已基本完成，湖北省輸變電工程公司于2008年4月，在特高壓交流試驗基地單回路12號試驗塔上，首次成功完成我國在1 000 kV特高壓人體由地電位進入等電位帶電作業[5]。寧夏電力公司于2012年4月對750 kV超高壓線路“黃賀Ⅰ線113號鐵塔”采用等電位作業對C相導線偏移“防震錘”復位，在國內尚屬首次。2016年12月，國網湖北省電力公司檢修公司在我國第一條500 kV輸電線路——平武工程，首次開展了等電位帶電處理導線間隔棒缺陷作業，有了500 kV帶電作業成功操作的先例。綜上所述我國帶電作業已經涵蓋輸電線路各個電壓等級，如圖1所示。

1.2 等電位作業現狀

帶電作業根據人體與帶電體之間的關系可分為三類:地電位作業、中間電位作業和等電位作業。嚴格來講等電位作業才算是真正的帶電作業，是指作業人員保持與帶電體(線路)相等電位的作業，此時，人體與帶電體的連接關系是：帶電體(人體)→絕緣體→地面(桿塔)。三種作業方式如圖2所示。

在帶電作業中，如何安全地進出電場是整個帶電作業操作中的核心，也是整個作業安全隱患的聚集點。目前我國特高壓輸電線路帶電作業經過多年努力已經攻克了進出電場路徑長、勞動強度大、安全防護不到位的難題，并在世界范圍內首創特高壓帶電作業的一系列進入高壓電場的方法。如沿耐張絕緣子串“跨二短三法”“吊籃法”、進入耐張塔強電場的“軟梯法”、進入直線塔強電場的“絕緣軟梯法”及直升機進出電場等多種方式方法[6]。

當前國內220 kV及以上超特高壓輸電線路的帶電檢修作業，基本上都是采用等電位方法進行，此種操作往往需要等電位作業電工在地面通過攀爬絕緣軟梯或沿耐張絕緣子串進入電場中的等電位作業位置，雖不用考慮帶電間隙和組合距離等問題，但是此種進法，存在勞動強度大，作業人員體力消耗大等問題[7]。而在220 kV以下等級線路沿耐張絕緣子串進入等電位作業位置時，往往存在組合距離和帶電作業間隙不滿足作業安全條件的風險，作業人員只有通過攀爬數十米高度的絕緣軟梯進行等電位作業，對等電位電工的體力消耗帶來嚴重地考驗，同時高空作業還易分散注意力，對后續的檢修作業造成不利影響。特別是在作業任務重，作業人員缺少，作業項目多的情況下，會大大降低工作效率，嚴重的情況是會因體力和精力不足觸發安全事故[8]。

2 升降裝置結構組成及參數

研發的帶電作業等電位作業人員升降裝置采用掛鉤、絕緣繩、升降裝置組合結構，掛鉤材質采用鋁合金材料、升降裝置采用鋼和高強度鋁合金材料，升降裝置的設計要滿足導線最大承力要求，掛鉤內徑要滿足導線直徑大小規格匹配并靈活牢靠，升降裝置空間間隙要滿足作業人員操作輕便靈活[9]，如圖3所示。

架空輸電線路帶電作業自動升降裝置設計采用蓄電池供電且性能穩定的GN直流電動機構。該機構至少能夠承載1名(最大承載重量為160 kg)作業人員的重量，軸的一側安裝有卷揚絕緣繩索升降用滾動齒輪摩擦片，另一側安裝有直流12 V鋰電池；正面安裝有手動升降開關。主要參數如下。

2.1 提升機部分

1)機器工作電壓220 V，頻率50 Hz,功率1 200 W。

2)配比齒輪箱：傳動齒輪，棘爪式剎車齒輪和控制器電阻剎車，采用雙剎車系統。

3)卷筒可纏繞30 m鋼絲繩和拉斷力不低于500 kg的迪尼瑪繩以及蠶絲繩。

4)產品凈重15 kg(不含繩索，電池，掛件)。

5)機器負載160 kg，起吊距離30 m，起吊速度19 m/min。

2.2 電源部分

1)采用12V 104AH鋰電池。

2)功率電壓，1 500 W 220 V 50 Hz純正弦波，LED照明，電量數字顯示。

3)遙控開關(可選無線遙控)。

2.3 負載平臺部分

平臺采用高強鋁合金材料制成，承重150 kg，可負載1名檢修人員通過提升機升到25 m的高空。

2.4 輔助工具

高空斤頭滑車，自鎖緩降器，緩降繩等。配置的射繩器，可以帶動細絕緣繩索向線路方向射出高度可達50 m，不再需要作業人員登塔進行懸掛或是調掛絕緣繩索；配置有開合封閉鉤，可以通過射繩器帶動絕緣繩索，在作業導線處進行安裝和拆卸[10]。

3 裝置操作

使用過程中，該裝置充分發揮新工具、新設備、自動化、輕便化的優勢，提高作業效率，減輕了作業人員的勞動強度，節省了作業時間。操作如下：

1)地面作業電工通過射繩器將帶有開合封閉鉤的絕緣繩索射掛在需要作業導線相應位置處。

2)檢查與導線接觸是否良好、牢固，然后等電位作業電工穿戴導電服進入負載平臺，由作業人員控制提升按鈕，升至合適高度進入等電位電場(注意進入電場要迅速)。

3)報經工作負責人同意后，進行等電位作業，地面安全監護人時刻關注作業設備各部位穩定性，保證作業人員安全。

4)作業完畢，返回地面，地面電工收回絕緣繩索。

其他作業步驟、方法及有關帶電作業操作安全注意事項及防護參見相關電壓等級帶電作業導則或是作業指導書。

4 裝置特點

本產品安全環保，重量輕，操作簡單，特別適用電力施工，檢修高空起吊檢修人員、材料、配件、工器具等等。利用軟銅線編制的布料制作的成套裝置及通過設計的自動控制系統，使其具有電磁兼容性能，使得系統功能不受外界電磁場影響，具備可以在300 m范圍內實現遠方控制而不受線路周圍強電磁場干擾的遙控系統，性能穩定。

另外該自動升降裝置配備有兩條絕緣繩索，一個是裝置升降用，一個是保護作業人員，利用三角護套固定滑動輪，在下滑速度過快時可以自動鎖死不至下滑，就像汽車安裝的安全帶一樣保證了乘車人的安全。

5 結語

裝置開發應用后，使用升降裝置進行帶電等電位作業時，單次進行等電位操作可以節省操作時間1 h，多產供電量約4萬kW·h，如按0.5元/(kW·h)計算，每次可取得經濟效益2萬元；在減少停電時間的同時，避免檢修時的大規模停電，能大大提高輸電線路的可靠運行，給人們的生產生活也帶來了極大的便利，具有很高的經濟性與社會效益。

通過新型工器具、新設備、新作業方法的研究和發展，不斷提高帶電作業安全性和工作效率，以滿足電網可靠、穩定、安全、經濟運行的要求，也同時使電網運行檢修人員從繁重的工作得以解脫，是我們電網人孜孜以求的目標。