新型腳手架自動封網裝置研究

廣東電網有限責任公司廣州供電局 孫嘉興 董少波 南方電網公司電纜系統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、公路等自然環境，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。傳統人工封頂是在棚架上一條條搭設封頂竹竿或網繩，此種方式工作效率低、施工需辦理的手續多、施工風險高，如采用停電施工可能造成電網負荷損失，對周邊居民及企業正常生產生活造成極大不便；如采用帶電包裹絕緣皮，安全作業風險高，施工成本投入大[1]。

1 腳手架自動封網裝置設計

裝置總體設計。本裝置由網繩、推進器和絕緣桿組成。通過推進器推動絕緣桿前進帶動網繩移動，形成對腳手架的封頂，具體內容和技術原理如下：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、重量、尺寸、推進力、電池續航、控制系統提出明確的參數要求。根據參數要求計算并設計裝置的5大設備詳細圖紙。

網繩設計要求：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]。本裝置使用的網繩是直徑為10mm的絕緣網繩，能承受1噸左右的拉力且能承受10kV工頻電壓。每段網繩都提前編制好形成整體式網繩，網繩長10米、寬5米。在使用時，根據現場實際情況選擇不同長度或寬度的網繩即可；推進器設計要求：需采用電動機驅動方式，推進力需達到50kg以上，方便安裝和拆卸；控制系統需具備前進、后退、鎖止、復位等主要功能，電池續航需達到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、底座構架四部分組成。電源持續工作時間達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，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，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，從一側的棚架頂伸至對側棚架頂后固定完成封頂。適用封頂區域：封頂棚架跨越距離為10米，網寬5米、網繩間距2米。根據封頂實施方案，將繩網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。故此方案需要開發出絕緣性能結構的構件，帶推進功能的設備。

圖1 自動封網裝置示意圖

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、結構強度的分析、結構的彈性進行設計，開發出帶有絕緣性能的推進構件。推進機的動態為夾緊、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套，推進主機向對側推送，伸桿分段駁接，直至對側棚架后固定，完成封頂。

準備階段：根據交叉跨越的長度、寬度確定封網的尺寸和距離。然后選擇好合適尺寸的封網繩，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，并將網繩掛在絕緣桿上，網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繩固定住，實現對跨越處的封頂；拆除階段：由人工將棚架兩端網繩解開，將一端絕緣桿放在推進機內，啟動推進機慢慢收回絕緣桿和網繩，完成對封頂的拆除。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出自動封頂裝置一套，有效解決了人工封頂的諸多問題，有效提高檢修施工工作效率、降低作業風險、減少施工成本，縮小影響范圍，具有良好的經濟效益和社會效益。

獲的實用新型專利一項。廣州地區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的風險越來越高。隨著國家粵港澳大灣區的戰略落地，廣州地區架空線對鐵路、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、經濟成本高、手續繁雜等諸多困難。因此外部環境迫切要求我局在進行線路檢修時須做到安全、經濟、高效，對周邊社會經濟的影響范圍越小越好。

本項目裝置具有如下優點：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的6倍；作業風險低。自動封頂裝置因絕緣網繩和絕緣桿均具有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，且現場封頂操作方便快捷；社會影響范圍小。采用自動封網，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、降低作業風險、減少停電手續辦理、縮小影響范圍，具有良好的經濟效益和社會效益，具有良好的推廣應用前景。