基于35kV架空线路施工作业平台的研究

陆定骏　王强　刘新晔　葛晨皎

摘 要：随着配电线路绝缘化改造的不断深入，35kV线路新建及改造工程与日俱增。换线施工作业时间长和施工强度高职业健康危害大的问题一直困扰着35kV线路换线施工。文章通过对35kV架空作业平台的创新研究开发，从平台主体结构、主连接装置、纵向调节机构三部分进行设计研究，并通过一系列测试与实施，有效减少了35kV换线施工的时间，同时，增加了35kV换线施工的安全性，对35kV线路换线施工有重要意义。

关键词：35kV架空线路；作业平台；施工

35kV架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境（如大风、雷击、污秽、冰雪等）的影响而引起故障。

随着社会的不断发展进步，人们对电力服务和供电质量的要求日益提高。过往的架空裸导线已远不能满足供电服务可靠性要求，在上海市电力公司的统一部署下，各供电公司正紧锣密鼓地开展线路绝缘化率100%提升工作。35kV线路换线施工，工作强度高，难度大，工作业量多，但施工时间往往不是很充裕。

通过对35kV换线作业中产生的问题进行了分析，发现影响施工效率最主要的因素还是施工机具。因此，计划使用一种作业工具，使工作人员可以通过该作业工具更安全、轻松进行换线作业，改变过往低效的施工技术，以此减少作业时间，降低职业健康危害。但经深入调查，发现目前市场上没有一套能够适应35kV换线施工的作业工具。35kV架空作业平台科研小组决定自行研发。

1 项目目标

35kV线路换线工程，施工难度大，强度高。近年来，公司现场带班人发现在35kV线路换线作业中，施工耗时明显延长。统计2015年9-12月35kV线路换线施工27项，35kV换线作业（单耐张段内）施工平均用时77.13分钟，远超公司小于65分钟的施工要求。而35kV架空作业平台的研究目标为使得作业时间≤65分钟。

2 可行性分析

架空作业平台安装在35kV角铁横担，角铁横担能够承受15kN以上的外力，通过使用轻质高强度材料，作业人员可以将架空平台轻松安装，并安全工作。平台的调节装置，可以使作业人员减少不必要的调整动作，降低工作时间，提升作业效率，以此达到快速、舒适工作的要求。从理论、技术以及实践经验设想，项目是可行的。

3 项目设计内容

科研小组提出了35kV架空作业平台设计方案，必须满足以下4个条件：（1）重量<25kg。（2）承载力>5000N。（3）可调范围大，能够进行横向与纵向两维调节。（4）结构简单、安装快捷、操作方便、连接牢固。

经测试、综合评估后，35kV架空作业平台采用不可拆卸的一体式构架。该方案使用方便、重量轻、牢固性佳、使用寿命长、环境适应性好。

小组通过进一步细化，将其分为：平台主体、主连接装置、纵向调节机构三大部分进行研发。

3.1 平台主体

小组对架空作业平台主体材料进行选择，架空作业平台主体需要足够的机械强度、耐腐蚀性、拉伸强度、密度小等特点。对架空作业平台主体制作材料进行选择，最终确定了铝合金作为主体材料。

平台主体结构必须整体强度高、抗破坏性能强、经久耐用。所以架空作业平台的主体结构必须满足：（1）牢固，结构刚度>8000N/mm。（2）能承受较大的破坏力，抗拉强度>300MPa。（3）耐用性强，长期使用不发生变形，疲劳强度>500MPa。通过牢固性、抗破坏性、耐用性考虑，小组采用了立体结构。立体结构必须满足人体及所携带所有工器具的总重量，有足够的结构刚度及抗拉强度，同时经久耐用。通过三项10组测试后，平面结构的结构刚度>10000N/mm，抗拉强度>300MPa，疲劳强度>500MPa。该结构在刚度试验时，能够承受较大的试验外力；在经受107交变载荷作用时疲劳强度值高。

在确定架空作业平台主体结构采用立体结构后，我们对立体结构工作实用性、舒适性、安全性方面进行梳理，立体结构必须满足：（1）高空作业人员安全带受力<200N。（2）脚面压强<50000Pa。（3）脚部踩踏方便、舒适，长时间工作对身体机能损害较小。经小组成员测试、综合评估后，最终确定了立体结构采用：随动式。随动式架空作业平台，采用平行四边形设计，平台各连接部位均采用活动连接，平台踏板可随角度的变化，始终与地面保持水平。通过三项10组测试后，可以发现，随着平台对地夹角的逐渐增大，作业人员安全绳受力和脚面压强变化幅度较小，安全绳最大受力164N；脚面压强最大压强26002Pa。在实际应用中，该结构可以进行大角度调节，方便作业人员在空中各个位置进行操作。不论平台如何调整，脚部踏板始终保持水平，操作人员脚部所受压强及腰部所受拉力较小，长时间作业，不会因为角度变化而发生脚软打滑现象，降低了劳动强度，增加了工作效率、安全性及舒适性。

决定了平台主体结构后，小组考虑如何将平台主体便捷、牢固地组装在一起。主体结构连接需要有效寿命长，连接处破断力满足要求，且疲劳强度高。

平台主体连接方式必须满足：（1）使用寿命>10000次。（2）连接处破断力>8000N。通过实用性、牢固性和耐用性比较，小组将平台主体连接形式定为：螺丝式。螺丝式组合方式有效使用寿命较长，可以长期使用，不易发生形变，使用方便，连接处破断力大，容易控制组装牢固程度。通过三项10组测试后，螺丝式有效使用寿命平均大于10000次。螺旋纹路两侧有大面积接触、受力均衡，连接处最大破断力平均为9211N，大于要求的8000N。

3.2 主连接装置

主連接装置结构要求定为：主连接装置结构牢固度好，在测试外力下不发生位移，安装用时短。

因此，该结构必须满足：（1）牢固，结构最大受力>10000N。（2）在测试外力下，不发生位移。（3）安装便捷，用时<5min。通过牢固性、稳定性、快捷性等方面进行考虑，为此提出了压片式结构。

采用上下两片铝合金片，通过连接件，将架空作业平台与35kV飞机横担连接固定。该结构简单、连接可靠，且所耗原材料较少，经济性高，安装用时短。通过三项10组实验后，挂架式结构，最大受力14243N，受10000N外力后位移0mm，安装最大用时3.9min。在实际使用过程中，挂架式结构最大受力值满足要求，受测试外力后，未发生位移，安装用时短，安全性和工作效率完全得到了保障。

3.3 纵向调节机构

小组对纵向调节机构的结构进行选择，纵向调节机构结构要求定为：操作灵活、方便，调节精度高。

纵向调节机构必须满足：（1）操作简单，操作施力<300N。（2）结构简单，重量轻。（3）调节精度高。通过操作性、轻便性、实用性等方面进行考虑，计划采用花篮结构。其又称为花篮螺丝、用由具有左和右旋螺纹的调节杆、螺母及拉杆组成，起调节、紧固的作用。其结构简单，易加工、成本低、实用性强。通过三项10组实验后，操作施力最大值为261N，重量5.2kg，调级形式为无极。在实际使用过程中，花篮重量轻，调节操作施力小，同时调节顺滑，无卡顿现象。

4 项目实施研究

4.1 采用铝合金立体随动式结构作为平台主体

对红白反光铝合金立体随动式结构平台主体进行图纸设计，通过对主体结构、材料等细节方面进行设计，制作出了架空作业平台主体的实物。对架空作業平台主体进行出厂结构刚度测试。通过6组试验，平台主体结构刚度最小值为10345N/mm，大于要求的8000N/mm，满足要求。

对架空作业平台主体进行出厂抗拉强度测试。通过6组试验，架空作业平台主体抗拉强度最小值365MPa，大于需求的300MPa，满足要求。

对架空作业平台主体进行出厂疲劳强度测试。通过6组试验，架空作业平台主体疲劳强度最小值为534MPa，大于要求值500MPa，满足要求。

4.2 采用螺丝式作为平台主体连接方式

对螺丝式连接进行图纸设计，通过对螺丝直径、长度、形状等细节方面进行设计，制作出了螺丝式连接的实物。

对连接螺丝进行连接处破断力测试。通过6组试验，破断力最小值为8562N，大于要求的8000N，满足要求。

4.3 采用压片式作为主连接装置

对压片式主连接结构进行图纸设计，通过对压片结构、尺寸等细节方面进行设计，制作出了压片式主连接结构的实物。对压片式主连接结构进行出厂轴向力测试。通过6组试验，压片式主连接结构轴向力最小值为14315，大于要求的12000N，满足要求。

对压片式主连接结构进行出厂抗冲击强度测试。通过6组试验，压片式主连接结构抗冲击强度最小值464MPa，大于需求的450MPa，满足要求。

4.4 采用锻制花篮结构作为纵向调节机构

对锻制花篮调节机构进行图纸设计，通过对花篮结构、形状、尺寸等细节方面进行设计。对锻制花篮调节机构进行出厂抗拉强度测试。通过试验，锻制花篮调节机构抗拉强度最小值536MPa，大于需求的500MPa，满足要求。

4.5 35kV架空作业平台测试

进行35kV架空作业平台安装训练。35kV架空作业平台安装及操作用时测试，三组平均用时仅54.3分钟，满足要求。

在完成35kV架空作业平台后，将其运用到现场施工。采用该平台共完成更换导线工作18项，换线时间51.37min，达到公司要求目标：换线作业时间≤65分钟。

5 结束语

通过该平台的研发，减少了因为35kV换线施工的时间，加快了送电的速度，受到市民的广泛好评，同时让用户看到电力企业为不影响市民正常生活而不断努力创新的决心，为实现公司社会责任添砖加瓦。同时，增加了35kV换线施工的安全性，将35kV换线施工的安全隐患降至最低，体现了电力企业强烈的社会责任感，增加了企业的品牌价值。

参考文献

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[2]唐晓文，秦立军.探讨电力工程中输电线路施工管理[J].黑龙江科技信息，2012，03：27.

[3]潘文生.浅谈电力工程中输电线路施工管理[J].中国高新技术企业，2013，19：136-138.

作者简介：陆定骏（1987，01-），男，助理工程师，电力线路施工。

王强（1981，11-），男，工程师，电力企业发展与管理。

刘新晔（1987，09-），男，助理经济师，电力企业管理。

葛晨皎（1987，09-），男，助理工程师，电力线路施工。