絕緣斗臂車內帶電作業工器具取放盒的研制

操晨潤，楊振賢，陸淵超，錢若晨，徐 智

（國網浙江海鹽縣供電公司，浙江 海鹽 314300）

在10 kV配電線路檢修或施工作業中，經常采用絕緣斗臂車工器具來協助完成不停電作業的任務。為方便工器具取放，一般都會在斗臂車斗內加裝工器具包。但是，由于帶電作業斗內空間有限、絕緣防護裝備較多，傳統工器具包的使用便利性較差，如圖1所示，特別是戴絕緣手套時，取放小型工器具容易掉落，增加了帶電作業工作難度，容易造成高溫等特殊搶修場景下作業人員的心理壓力。對于夜間的搶修任務而言，照明條件有限，工器具取放時更為困難。此外，帶電作業工器具的絕緣要求高[1]，混放在一起容易造成絕緣工器具受潮或表面損傷、臟污，影響作業安全。

圖1 傳統帶電作業工器具包

以浙江省某縣級供電公司為例，2021年累計開展配網帶電作業867次，其中夜間作業79次，夜間作業占比9.1%；不完全統計10余種帶電作業工器具取放超過9200次，工器具平均取放時長占帶電作業總時長的30%左右。“能帶不停”背景下帶電作業的工作量逐漸增加，為了進一步提高工作效率和安全性，QC小組開展絕緣斗臂車內帶電作業工器具取放盒的研制課題。

1 工器具取放現狀

常見的帶電作業工器具包括電動剪刀、電動扳手、棘輪扳手（有絕緣手柄）、活輪扳手、套筒（14#/17#/19#）、剝皮器、老虎鉗、螺絲刀、螺帽（各類型號）、螺絲（各類型號）、墊片、美工刀等。QC小組選擇帶電作業班組的10名作業人員分別模擬現場作業，對常用取放裝置內取放工器具進行計時，如圖2所示。

圖2 不同作業人員取放工器具耗時

10名作業人員均為班組技術骨干，已通過技師技能等級考核，在作業經驗及技能水平上的差異可以忽略不計。由上圖2可知，對于電動剪刀、電動扳手等大型工器具，取放耗時普遍較短；但對于小型工器具，例如特定型號的14#套筒，取放一次平均耗時高達80.9 s，耗時嚴重。

表1給出了帶電作業工器具使用情況跟蹤調研。小組于2021年7月開始更換一批全新的帶電作業工器具，跟蹤調研7?11月期間近500次帶電作業工器具使用情況，詳細記錄使用情況，統計取放過程中不慎掉落次數和老舊破損情況。由表可知，工器具混放于桶內，可能造成劃痕、彎折及不同程度磨損，影響使用壽命。此外，作業時佩戴絕緣手套不便于取放小型工器具，發生工器具掉落直接影響了作業安全。

表1 帶電作業工器具使用情況跟蹤調研表

目前使用絕緣斗臂車帶電作業時取放工器具的痛點可歸納為：

（1）工器具混放難以快速找到，且容易造成磨損，有安全隱患；

（2）佩戴絕緣手套不方便拿取小型工器具，有掉落風險。

2 借鑒與創新

文獻[2]設計制造合頁連接的五間隔不銹鋼材質箱體的應急工器具箱，實現了分區分類、統一收納。但是，該箱體質量為22.5 kg、總體尺寸為1.5 m ×0.8 m，無法在絕緣斗臂車內使用，且不銹鋼材質不具備絕緣性能。文獻[3]設計制造了適用于絕緣斗臂車的工具掛板裝置，為小型工器具定制了小孔座。但是，該掛板內側無防護，作業時容易碰到甚至刮傷絕緣防護。

小組通過借鑒應急工器具箱的分區分類、統一收納的設計方法和夜間輔助作業功能，以及工具掛板裝置的絕緣斗臂車作業的便捷化作為改造的靈感，設計制造出結構布局合理、材料選擇合適、輔助功能實用的取放盒。

結構設計上，考慮到工具掛板裝置在實際使用過程中，可能存在被作業人員誤碰到而使小物件掉落的情況，因此借鑒應急工器具箱的箱體設計。考慮到帶電作業工器具形狀各異，佩戴絕緣手套取放小物件，間隔可能存在不太方便，因此優先考慮借鑒間隔和孔座設計2種方案。

材料選擇上，考慮到應急工器具箱的不銹鋼材質絕緣性能不佳，且可能存在一些毛刺損壞絕緣工器具，工具掛板裝置所使用的環氧酚醛玻璃板材料價格較高，因此尋找其他平價材料代替。

輔助功能上，主要參考應急工器具箱內加裝附件的設計思路。

3 設計與實施

在結構設計上，要布局合理，小物件不易掉落，能滿足常用工器具取放，存放工器具種類不少于20件；在材料選擇上，承重能力好，承載工器具總重量超過15 kg不易變形；在輔助功能上，成本價格不超過600元，能提供常用的場景作業的輔助。

3.1 結構設計

為滿足絕緣斗臂車內帶電作業工器具取放需求，考慮現場作業所需工器具中，小型工器具所占空間較小，以存放大型工器具的間隔為主，設計特定型號孔座便于放置墊片、套筒等，根據工器具尺寸定制底部抽屜，減小進深便于拿取工器具。結構設計方案如圖3所示。

圖3 結構設計方案

圖3 所示的設計方案尺寸為420 mm × 230 mm ×350 mm，包含1組絕緣掛架，6組取放區（細分為12小區）采用絕緣間隔區分，避免取放過程中相互影響。其中，①為絕緣掛架，采用倒U型設計，便于在絕緣斗臂車內掛置及拆裝；②為縱向大工具區，用于存放電動剪刀等尺寸較長的工器具；③為常用中等工具區，設計3個孔座，用于存放螺絲刀及扳手等工器具；④為備用功能區，用于存放臨時備品；⑤為特定型號孔座，與常用套筒的尺寸相匹配，用于存放套筒及墊片等小工器具，作業過程中穩定存放不易晃動；⑥為L型大工具區，用于存放電動扳手等工器具；⑦為單次取放材料區，用于存放線夾等單次消耗材料。

采用該結構設計方案的取放盒可存放常規項目90%所需工器具。將常用的4個套筒插放在對應規格的內孔柱中，套筒不易隨著裝置晃動而晃動，同時也便于套筒的取放；將較重的工器具按照使用習慣合理布置于兩邊，使得裝置更加穩定；將主要工具放在上方，備用工具存放在下方，減少彎腰取放。大工具如電動扳手的間隔包括頭套和支撐桿，裝放時，電動扳手的頭部套入頭套，其尾座放在支撐桿上，放置穩定且取用方便。

3.2 材料選擇

從價格、性能、加工難度等方面綜合考慮，選擇聚丙烯作為制造材料。以GB/T 5737?1995《食品塑料周轉箱》、GB/T 28798?2012《塑料收納箱》為檢測依據，從外觀、操作性能、抗沖擊性能、高低溫性能、鹽霧性能及耐壓性能等方面進行檢測，結果顯示聚丙烯材料符合相關標準；聚丙烯材料可采用熱熔接及3D打印等方式加工成型，加工難度較低。

3.3 輔助照明

夜間搶修作業占比約9.1%，雖然有照明無人機等手段輔助照明，但由于角度問題，絕緣斗臂車內視線仍然不佳，給工器具帶來一定難度。考慮在區域⑦頂部安裝LED光源，采用可充電電池供電。該功能安裝方便，安裝所需空間較小，加裝成本低。

4 應用效果

圖4 為所設計制造完成的工器具取放盒實物圖，圖5所示為該工器具取放盒在絕緣斗臂車內帶電作業時的應用。該取放盒所占空間不到絕緣斗臂車內空間的1.5%，固定裝置質量為1.9 kg，可承重超15 kg，能存放常規作業項目所需的90%以上工器具，易于操作，并且安全可靠性較高。

圖5 取放盒在絕緣斗臂車內應用圖

使用該工器具取放盒在實訓場地模擬夜間搶修作業10 kV更換開關實操時，照明條件大幅提高。統計了使用傳統取放裝置和本文所設計的取放盒在完成同一項工作時，取放工器具時所花費的時間，結果如表2所示。使用傳統取放裝置時耗時較長，甚至有未完成情況；使用本文所設計取放盒進行的6次實操均取得成功，工器具取放成功率為100%，平均用時為4.5 min左右，作業效率有較大提高。

表2 使用新型取放裝置進行配網更換開關操作時間統計

選取帶電作業班組的5名員工，使用本文所設計的取放盒進行作業10次。根據統計調查，從圖6可以看出，該取放盒投入使用前后，經統計，取放時長占比由以前的30%降低至10%，效果顯著。

圖6 QC實施前后工器具及材料取放時長對比

本文所設計的適用于絕緣斗臂車內帶電作業的工器具取放盒應用后，提高了帶電作業效率，降低了作業風險系數。截至2022年3月，本文所設計的取放盒已在多個地市供電公司推廣，為提升“獲得電力”服務水平、持續優化用電營商環境創造相應的社會效益。