浅谈工器具的改进对带电作业工效的提高——带电更换500kV输电线路直线塔单片玻璃绝缘子

鹿秀风 常 彦 范 胜

1.山西省临汾高级技工学校 山西 临汾 041000；

2.山西省电力公司检修公司 山西 太原 030000

0 引言

2012年11月，第八届全国电力行业500kV输电线路带电作业职业技能竞赛将在浙江省建德市举行，山西省电力公司作为一只参赛队从2012年6月开始进行了为期5个月的集训技术攻关。鉴于集训的目的是为了技术比武打基础，做准备。而技术比武的评分标准除了工作过程安全可靠，工作流程规范标准这些基本要求外，工作效率的提高，工作时间的缩短将成为27支参赛队争夺比武名次、头衔的重要筹码。

由于传统的带电作业工器具都是依照常规化检修生产和制造的，工器具的安全可靠、轻便实用作为首要研制标准，但是对于工作效率如何提高到最佳、工作时间如何缩短到极限并没有进行更加深刻的研究与挖掘，为了适应本次比武竞赛优胜劣汰的机制要求，将本次带电作业比武的团体项目——带电更换500kV输电线路直线塔单片绝缘子工作的工效最大化，时间最短化，原来的带电作业工器具在未改进常态化使用的基础之上已不能适应竞赛比武新形势下的要求，必须进行改良改进以争取每分每秒，最大限度缩短作业流程的时间才能有机会在比武中创造佳绩。

1 工器具简介

1.1 作业设备简介

为了能在比赛中取得佳绩，山西代表队模仿浙江建德市的比赛场地设备按照1：1相同标准建造了一基设备装置完全相同的杆塔，

设备概况如下：

杆塔名称：500kV桥林5127线4＃塔

塔型：ZTS2酒杯型直线塔

塔高：44米

呼称高：39米

绝缘子结构:悬垂单串玻璃绝缘子

绝缘子型号JLH－Q160P

绝缘子串长：4.5m

绝缘子串荷重：0.3吨

导线型号：4＊LGJ－400／35

1.2 作业方法作业流程及所需工器具简介

1）作业方法：利用托瓶架作业法更换横担侧第16片劣化绝缘子。

2）带电更换500kV输电线路直线塔单片绝缘子作业流程简介。

（1）地面电工进行工器具组装、摆放、检测工作。

（2）核对线路双重名称后，塔上电工登塔挂好单滑车。

（3）地面电工依次将紧线丝杠、拉杆、四线钩、导线保护绳、滑车组绝缘绳及进电位小梯传递至杆塔横担工作位置。

（4）塔上1＃电工在塔上合适位置安装好丝杠、拉杆、四线钩整套提线装置，2＃、3＃电工挂好绝缘滑车组、小梯。

（5）等电位电工坐小梯进入电位，挂好导线保护绳，配合1＃电工将提线工具与导线连接好。

（6）塔上电工收紧承力工具，转移绝缘子荷载。

（7）地面电工传递绝缘托瓶架至塔上，塔上1＃电工将托瓶架上端与横担连接好，等电位电工将绝缘托瓶架的下端与绝缘滑车连接好。

（8）导线荷载转移后，等电位电工摘开与导线连接的绝缘子，地面电工利用滑车组提升托瓶架至横担处。

（9）塔上电工更换劣化绝缘子片。

（10）更换完毕后按照相反的流程拆除并传递工具至塔下，塔上人员下塔，做到工完、料净、场地清。

3）带电更换500kV输电线路直线塔单片绝缘子作业工器具简介，如表1所示：

表1 所需主要工器具一览表

2 工器具改进前存在的问题

决定整套作业流程工作效率和时间快慢有三个因素：

1）工作人员的上下塔速度，即工作人员的体能状态。

2）工作人员的配合默契程度，即整套流程的研究设计是否完善，以及工作人员对工作流程的熟悉程度。

3）工器具是否轻便实用、拆装连接的过程能否达到方便、迅捷。

在集训的过程中，人员体能已经达到了最佳，登塔速度和体能状态基本已很难再有提高，而且经过长期悉心研究和不断地探索和改进的过程中，基本确定出了一套最优化、最省时的工作流程。在工作人员体力最充沛，状态最佳的条件下，在配合默契，发挥最好的情况下完成整套作业流程的时间约为10分30秒。

但是在纵向比较历届比武的成绩，横向比较目前27个队伍的现有实力，10分30秒的速度很难在比赛中夺取佳绩。

那么，工器具的改进，尤其是能使工器具之间安装和连接部位方便迅捷的设计将成为工作人员体能最佳、配合最默契情况的成绩基础上进一步提高工效的最大突破口。

2.1 丝杠与拉杆连接的方式对工效的影响

鉴于上述作业流程介绍，作业时丝杠与拉杆的连接要求工作人员在横担最外侧绝缘子正上方塔头完成，工器具未改进前，丝杠与拉杆的连接方式是使用一个直径12mm，长度约4cm的锰钢螺栓连接。作业人员需要在塔头横担处单手提起重量约20kg的拉杆和四线钩，俯身下探将拉杆上方连接处在横担下侧位置与丝杠下部连接，另一只手手持锰钢螺栓插入两种工具的各自直径12mm的工作孔内。由于高空作业本身的危险性，手持重物俯身，不易保持平衡，而且手持锰钢螺栓短小容易掉落，所以一个看似简单的连接动作却需要耗时约1分30秒左右。改进前丝杠头螺连接前与连接后示意图，如图1所示。

图1 改进前丝杠头螺栓连接前与连接后示意图

2.2 托瓶架与横担连接方式对工效的影响

根据1.2中的工作流程介绍，塔上1＃电工将承力工具安装完毕后，接下来将进行托瓶架在横担侧的安装，托瓶架与横担的连接方式是采用绳索和挂钩将两者相连。在托瓶架上端两侧各绑扎一段长约40cm，直径10mm的绝缘绳索，在绝缘绳索前端各绑扎一个挂钩。在工具未改进之前，采用的是普通可闭锁式挂钩，由于闭式挂钩内部区域所限，即使使用大号挂钩也无法直接与横担外侧塔材直接钩挂，所以在操作过程中，必须将托瓶架两端的绳索各缠绕两圈，再将闭式挂钩和绳索相挂才能完成此项操作。而且操作过程中塔头部位操作人员需要在高空手持15kg左右的托瓶架，再进行缠绕和钩挂，操作过程十分不易，整个挂托瓶架的连接过程大约需要1分20秒的时间。

2.3 拔销器的使用过程对工效的影响

在1.2中更换劣化绝缘子的操作流程中，塔上工作人员将用到拔销器这一工具。在拔销器未改进前，操作人员在更换绝缘子时，需要将拔销器从携带的工具包中取出，拔完销子后，再将拔销器放入工具包并拉好拉锁。由于操作人员在塔上高空作业，操作时必须小心翼翼，尤其要防止拔销器取放过程的高空坠落，经测时，仅这一简单的从工具包中取放拔销器过程大约需耗时12秒。

2.4 滑车组的连接方式对工效的影响

鉴于1.2中的操作流程介绍，滑车组起到的作用有四：第一是帮助等电位工作人员进入电位；第二是利用托瓶架将整串绝缘子拉起至横担处；第三是将绝缘子串恢复原位置；第四是帮助等电位工作人员出电位。

未改进前，作业时使用的是二二滑车组，即使用两个动滑轮和两个定滑轮，不计消耗大约能省3／4的力，但是地面工作人员将绝缘子拉起至目的位置所拉拽的长度为使用单定滑轮时的4倍距离。由于进入电位和下落托瓶架不需要用力做功，只是控制力度将其快速放入合适位置，所以时间很短忽略不计。但是拉起托瓶架和拉工作人员出电位的时间经测算大约各需要30秒和20秒，共计50秒。

3 工器具改进的具体情况及介绍

3.1 丝杠与拉杆连接的方式的改进

鉴于2.1所述锰钢螺栓容易掉落，在高空中俯身难以穿插进入工作孔的缺点。 特制了一个丝杠连接头和配套专用拔插销钉，丝杠连接头一侧内部设置一卡槽，销钉向外拔出时，不会完全脱出，而是被卡槽卡住，正好留下了与拉杆连接的工作位置。避免了手持短小的锰钢螺栓容易掉落的意外。在塔上连接丝杠和拉杆时，当丝杠和拉杆的工作孔相对准时，只需将销钉一按，丝杠头另一侧内部的卡槽便会将销钉锁紧，连接可靠，如图2所示。这一改进达到了连接迅捷、安全可靠的效果，大大提高了工作效率。

图2 改进后闭锁拔插销钉示意图

3.2 托瓶架与横担连接方式的改进

根据1.2中所述改进前托瓶架与横担连接方式繁琐，费时的缺点。根据横担外侧角钢的结构特点，特制了两个专用挂钩（如图3），挂钩使用长150mm，宽50mm，厚度约3mm的钢材弯制而成，弯成一个深度约50mm的扁形挂钩，操作时，挂钩可轻便快捷地将横担外侧角钢卡住。考虑到挂钩受力后机械强度能否满足使用要求问题，进行了一系列计算，托瓶架将整串瓶串完全托起时，整串绝缘子重量为300kg，一侧挂点承受重量为150kg，共有两个挂钩，分担到每个挂钩的重量为75kg，经过机械试验，挂钩承受静态荷重超过200kg，即使加上2.5倍安全系数，也能足够满足承重要求。由于不需要进行绳索缠绕再与其相挂，改进后工作人员只需要两手各持挂钩，而且可以同时往横担角钢一卡，就完成了托瓶架与横担的连接，挂接过程非常快捷，省时省力。挂钩挂接如下图4所示：

图3 改进后托瓶架挂钩外观示意图

图4 改进后托瓶架挂钩与塔材挂接示意图

3.3 拔销器的本体改进

由于前期未改进拔销器须使用工具包携带，取出和放置过程比较繁琐，且拔销器容易高空掉落。为了避免这两种情况的发生，特别在拔销器杆部中间位置焊制一个长约5cm的狭长型挂钩，绝缘子起吊到合适位置后，工作人员拔开销子，需要腾出双手更换绝缘子时，可瞬间将拔销器利用狭长挂钩卡至塔材角钢处。并在拔销器杆上焊制一圆环，利用一闭式挂钩和绳索将拔销器钩在安全带上，防止掉落，如图5所示。这一改进省去了工具包可将拔销器采用钩挂式直接携带，而且更换绝缘子时可瞬间将拔销器钩至塔材上，以前耗时10多秒的动作改进后2秒钟足以完成。

图5 改进后拔销器示意图 拔销器与杆塔挂接示意图

3.4 滑车组的连接方式的改进

改进后计划使用2－1滑车组，不计消耗大约能省1／3的力，但是地面工作人员将绝缘子拉起至目的位置所拉拽的长度为使用单定滑轮时的3倍距离，比原2－2滑车费力，但是基于工作人员臂力拉力训练有素，速度不减的情况下比原2－2滑车组省时1／4,也可在一定程度上提高约12秒的速度。

4 工器具改进前后工作效率的对比

1）丝杠与拉杆连接的方式的改进前后对比

改进前：连接难度大，费时费力，螺栓容易掉落，耗时约2分钟。

改进后：连接较容易，省时省力，销钉无掉落危险，耗时约20－25秒。

2）托瓶架与横担连接方式的改进前后对比

改进前：连接繁琐复杂，两侧挂钩连接无法同时进行，耗时约1分20秒。

改进后：连接轻便迅捷，两侧挂钩可同时进行连接，耗时约10－20秒

3）拔销器的本体改进前后对比

改进前：取出放入工具包程序繁琐，且容易掉落，耗时约12秒。

改进后：省去工具包，避免掉落危险，收放自如，耗时约2秒。

4）滑车组的连接方式的改进前后对比

改进前：2－2滑车省力不省距，耗时约50秒。

改进后：2－1滑车在臂力足够情况下省距省时，耗时约38秒。

四方面工器具的改进总计可省时间约3分钟左右，尽管3分钟看起来并不多，但是这是在改进前工作人员流程配合磨合至最佳，体能状态发挥到极致的基础上产生的新的提高和突破，为将来能够在职业竞赛中争分夺秒、获得佳绩奠定了基础，具有深远的意义。

5 结语

以本次职业技能竞赛为契机，对带电更换500kV直线塔悬垂串单片玻璃绝缘子作业项目进行了系统实践操作及分析研究。在工作人员体能训练达到最佳状态，流程配合研究训练达到最合理默契的基础上，对各种工器具进行了研究分析及改进，突破了瓶颈，提高了工效，争取了宝贵的时间。