防觸電型高枝電鋸研究

國網山東省電力公司惠民縣供電公司 董寶強 韓成濤 董彥碩

多數地區均選擇在室外架設輸電線，輸電線附近存在樹木的情況難以避免，在樹枝長到一定長度后便會給輸電線運行造成影響，定期清理附近樹枝并維護輸電線很有必要。電力行業人員會利用高枝油鋸對輸電線附近樹枝進行修剪，以免樹枝給輸電線運行造成不良影響。然而現有油鋸的內部結構較簡單，所能提供功能十分單一，開展清障作業期間極易出現夾手、觸電或其他突發情況，導致人員安全受到威脅。另外，現有油鋸還不具備遠程操控的功能，在修剪園林、清理電力通道障礙的過程中對其加以使用，可靠性及最終效果均難以得到保證，改造升級勢在必行。

本文對常見高枝油鋸進行介紹，并指出現有油鋸存在的問題，圍繞防觸電電鋸的設計工作展開了討論，具體內容包括設計思路、改裝說明還有組裝要點三個方面。

1 高枝油鋸介紹

對輸電線進行清障時，工作人員會借助升降平臺到達指定位置，但升降平臺所處高度相對較高，如需先舉起高枝油鋸再對樹枝或其他障礙物進行清理，極易造成導線、油鋸間距離無法達到安全距離的問題，甚至出現以下情況：清障作業所使用高枝油鋸通常不具備絕緣性，在誤觸輸電線后工作人員安全將受到嚴重威脅；現有高枝油鋸無法提供測量鋸本體、導線間距離的功能，同時也不具備發布警示的功能，極易出現誤觸輸電線的情況，設備可靠性及安全性均無法得到保證。

由此可見，要想做到安全且高效地開展清障作業，關鍵是要盡快解決高枝油鋸所存在問題，充分利用現有技術研發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，使作業效率最大程度接近預期。在此背景下，可以普通油鋸為基礎升級為全新的防觸電電鋸，將帶來以下社會效益：使現有電鋸功能得到增加；使清障作業擁有更加穩定且安全的工具；將工作人員出現意外事故的概率降至最低[1]。

2 防觸電高枝電鋸的設計

本項目所強調重點是通過改造現有電鋸的方式，賦予其更為理想的防觸電性，在提出詳細設計方案前，先要確定設計思路。設計人員以電力行業所提出需求為落腳點，研發了更加可靠且安全的高枝電鋸（圖1），并以設計思路為導向，對改造要求、組裝流程進行了詳細說明，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是支撐機構；20是驅動機構；30是延伸機構，可被拆分成上延伸機構、下延伸機構；31是下延伸機構；32是上延伸機構；50是鏈條鋸。

2.1 設計思路

在本項目中，設計人員結合高枝電鋸日常使用場景和工作環境提出了三點要求：該電鋸應具備防觸電功能，確保工作人員即使出現誤觸輸電線的情況，其人身安全也不會受到威脅；該電鋸應具備報警功能，一旦發現鋸本體和輸電線間距離不足1.8m，便通過紅燈警示、聲音警示等方式將該情況告知工作人員，確保配網設備可實現安全且可靠的運行[2]；該電鋸應具備自動停止運行的功能。

要想滿足上述要求，關鍵是要以報警器、電鋸還有高壓絕緣棒為切入點，通過對三者進行整合的方式，賦予所設計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多為絕緣材質，加之其絕緣性會隨著本體長度的增加而增強，對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，設計人員指出應引入無線技術對電鋸進行遠程操控，加裝相應的遙控開關勢在必行。而近電報警器的作用，主要是對電鋸、輸電線間的距離進行測量，這點同樣需要有所了解。

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，還能夠憑借報警器為工作人員提供相應的報警，使工作人員準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 改裝說明

在本項目中設計人員先后對三類構件進行了改裝，具體包括開關、報警器還有絕緣棒，經過改裝的構件各方面性能均得到了明顯的優化。在開展改裝工作期間，以下內容需要引起重視：

2.2.1 開關

電動鏈鋸的開關通常設置在電鋸機身上，若電鋸需要外接絕緣棒，則無法繞過絕緣棒操作電鋸開展工作，改裝現有開關勢在必行。在制定改裝方案時有兩方面內容需要引起重視：一是酌情延長操作距離，確保工作人員能夠隨時切換電鋸的啟停狀態；二是不改變開關現有絕緣性，切記不得使用導線連接各構件。鑒于此，設計人員決定增設無線遙控開關，在保證構件性能的前提下，最大程度延長操作距離。本項目所用電鋸的工作電壓是14.4V，在選擇改裝所用遙控開關規格時，設計人員應重點考慮電源電壓，確保經過改裝的開關能夠具有更加突出的表現。

2.2.2 報警器

電鋸所用報警器多為近電報警器，其運行原理如下：第一步，對檢測信號進行接收；第二步，通過前端分析處理的方式，篩選出50Hz的信號；第三步，利用數字濾波法將干擾信號盡數排除，同時對信號強度進行分析；第四步，根據分析所得結論判斷是否需要發布相應的報警信號，若信號強度達到或超過預設值，則需要向接收端發布信號；第五步，接收端將所接收報警信號轉發給用戶，使用戶明確設備現已達到強電狀態[3]。該報警器適配工頻電壓值為220V及以上。走訪調查可知，多數報警器均只能進行聲音報警，在警示能力方面的表現并不理想，對其進行改裝很有必要。

高枝電鋸的特點主要是運行期間所產生噪聲大且距離遠，現有報警器所能發揮作用十分有限。在綜合考慮多方面因素后，設計人員最終制定了以下方案：在報警器底部恰當位置增設指示燈（指示燈顏色為紅色），在設備和帶電線路間距離過小時，報警器可同時發布紅燈警示、聲音警示，使警示效果達到預期。這里還要注意一點，該報警器僅負責近電預警而不需要對靜電、直流以及高頻進行預警。考慮到架空電線所在區域的電場往往十分穩定，對電場進行檢測的精確度相對理想，設計人員指出該報警器的檢測對象應以架空線為主，使用過程中可根據現場情況對檢測電壓進行相應的調節，確保檢測可靠且靈敏度能夠達到行業要求。

2.2.3 絕緣棒

普通高枝油鋸均為金屬結構，受金屬物化特征影響，高枝油鋸在絕緣性方面的表現并不理想。為徹底解決該問題，設計人員決定引入絕緣棒、電動鏈鋸，用上述構件替代高枝油鋸。事實證明，對二者進行組合運用的積極作用主要體現在兩個方面：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、電動鏈鋸得到牢固連接，設計人員還根據二者結構設計了相應的金屬支架。

3 組裝要點

一是按照要求組裝無線開關、電鋸、絕緣棒以及近電報警器[4]。該電鋸需要用到固定架、絕緣支桿與裝配端，其中，固定架應配備一個或是多個箍緊件，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，先要利用箍緊件對固定架、鋸本體進行固定，再對固定架和裝配端進行連接，確保承載裝配端的支桿擁有良好的絕緣性。清障過程中，由絕緣支桿負責切斷電流進入人體的路徑，保證即使工作人員接觸導線，也不會受到導線內部電流的影響。

二是以使用場景為依據對鋸本體進行選擇，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。箍緊件材質為金屬，利用螺栓組件進行連接，確保相鄰箍板間存在尺寸固定的卡固腔室。該電鋸計劃使用電鋸作為鋸本體，其核心部分是電鋸電機，需在腔室內恰當位置安裝電機殼體，確保所形成裝配結構牢固且可靠。

三是固定架表面分別裝有鎖緊件、卡接件，其中鎖緊件需穿過裝配孔，經由裝配端和卡接件表面所開設卡孔相連，這樣設計一方面可增強固定架、支桿連接點的牢固性，另一方面可大幅降低裝拆操作的難度，使工作效率達到預期。作為與箍緊件相連的筒體，卡接件的材質為金屬，其端面內凹區域設有裝配孔、卡孔，裝配端表面對應位置同樣設有裝配孔，且裝配端被固定在卡孔內。另外，支桿裝配端的外側裝有防護套、材質為金屬，此舉能最大程度減少外界因素給支桿所產生影響，避免出現支桿被壓壞的情況。防護套整體形狀、外部直徑均與孔徑一一對應，旨在確保二者能夠實現穩固且可靠的卡接。本項目中，鎖緊件為螺釘，對應裝配孔是螺紋孔，使用螺釘的目的是確保其能夠與裝配孔實現牢固連接，同時避免裝配難度過大，帶來不必要的麻煩。

四是握持端外壁增設相應的防滑結構，通過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件，以免作業期間發生打滑或是類似問題，為使用該電鋸所開展各項工作的可靠性、安全性提供保證。該電鋸并未對防滑結構的形狀提出明確要求，既可是波紋狀凸起也可是菱形凸起，上述形狀的防滑結構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對防滑套進行制作，并將防滑套固定在握持端的恰當位置，這樣做同樣能夠達到防滑的目的。

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。鋸本體需要通過把手和箍緊件相連，這樣設計的目的是以把手、箍緊件為著力點，加持并固定鋸本體，確保鋸本體、固定架間所存在連接點可靠。而將把手和抱箍進行連接，可確保相鄰抱箍間形成兩點定位與限位，以免對電鋸進行使用期間由于劇烈振動導致電鋸、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了相應的輔助把持件，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，通過提高抓持所具有穩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，仔細檢查絕緣棒、電鋸和支撐架連接點的牢固程度，確保三者連接處不存在松脫的可能性，同時無線開關可正常運行，對特定范圍內所發出操作信號進行準確接收。另外還要確保報警器能夠長期、穩定運行，實時監測現場情況，發現存在異常后可第一時間發出相應的警報信息，由專業人員對故障點、導致故障出現的原因進行確定，及時采取相應的措施，以免造成難以挽回的后果。

4 結語

研制可提供絕緣、近電報警等重要功能的高枝電鋸，最大程度避免清障作業期間工作人員觸電。清障過程中，該電鋸所安裝絕緣支桿能切斷輸電線電流進入人體的路徑，以免由于安全距離未達到要求致使工作人員出現觸電的情況，為其財產、生命安全提供保護。另外，該電鋸的優勢還包括操作難度小、內部構造簡單和可靠性理想等，均與電力行業所提出訴求相符。未來本文所設計電鋸將擁有更廣闊的發展空間，應加大對其進行推廣的力度，為清障作業的高效開展奠定基礎。