输电线路等电位作业自动爬升安全装置研制★

王先锋 王德贺 曾宪武 李明华 刘 鹏 龙福刚 曹 阳 黄 伟

(贵州电网有限责任公司,贵州 贵阳 550002)

0 引言

随着我国经济的快速增长以及电网输电线路的不断改善更新，对输电线路的安全运行与可靠性要求较高，而且随着地方城市的建设，输电线路为满足城市建设的需要必须建立高塔和往山上高处迁移，势必导致线路维护难度增加，而且又要提高供电可靠性，带电作业就显得尤为重要了。在传统带电作业中作业人员是利用软梯爬到导线上进行带电等电位作业的，人又累又费时，就造成了整项工作的时间延长很多。对于带电等电位作业人员升降装置的研制就显得尤为必要[1]。

1 等电位作业现状

1.1 带电作业现状

近年来我国高压输电网的建设和发展迎来了快速增长的时机，带电作业已成为输配电线路运行测试、检修和更新改造的重要方式，为电力系统的安全正常可靠运行和保证电力经济效益发挥了至关重要的作用[2]。我国的带电作业开始于20世纪50年代初期，与其他发达国家相比较，在工器具的轻巧性、作业方法的多样性、项目应用的广泛性及操作难易性等方面都具有我们自己的特点。随着各供电企业带电作业的大范围开展，在带电作业相关的技术理论试验研究、作业工器具的研制开发、作业标准制定和作业安全管理等方面得到了快速发展[3]。

我国的330 kV超高压输电线路的带电作业分别开展于20世纪70年代而500 kV超高压线路带电作业开展于80年代[4]。当前，500 kV超高压交流紧凑型输电线路带电作业技术导则已经由中国电力企业联合会于2010年提出并于2011年1月发布。我国的1 000 kV特高压线路已建成投产，1 000 kV特髙压输电线路的相关带电作业试验研究工作已基本完成，湖北省输变电工程公司于2008年4月，在特高压交流试验基地单回路12号试验塔上，首次成功完成我国在1 000 kV特高压人体由地电位进入等电位带电作业[5]。宁夏电力公司于2012年4月对750 kV超高压线路“黄贺Ⅰ线113号铁塔”采用等电位作业对C相导线偏移“防震锤”复位，在国内尚属首次。2016年12月，国网湖北省电力公司检修公司在我国第一条500 kV输电线路——平武工程，首次开展了等电位带电处理导线间隔棒缺陷作业，有了500 kV带电作业成功操作的先例。综上所述我国带电作业已经涵盖输电线路各个电压等级，如图1所示。

1.2 等电位作业现状

带电作业根据人体与带电体之间的关系可分为三类:地电位作业、中间电位作业和等电位作业。严格来讲等电位作业才算是真正的带电作业，是指作业人员保持与带电体(线路)相等电位的作业，此时，人体与带电体的连接关系是：带电体(人体)→绝缘体→地面(杆塔)。三种作业方式如图2所示。

在带电作业中，如何安全地进出电场是整个带电作业操作中的核心，也是整个作业安全隐患的聚集点。目前我国特高压输电线路带电作业经过多年努力已经攻克了进出电场路径长、劳动强度大、安全防护不到位的难题，并在世界范围内首创特高压带电作业的一系列进入高压电场的方法。如沿耐张绝缘子串“跨二短三法”“吊篮法”、进入耐张塔强电场的“软梯法”、进入直线塔强电场的“绝缘软梯法”及直升机进出电场等多种方式方法[6]。

当前国内220 kV及以上超特高压输电线路的带电检修作业，基本上都是采用等电位方法进行，此种操作往往需要等电位作业电工在地面通过攀爬绝缘软梯或沿耐张绝缘子串进入电场中的等电位作业位置，虽不用考虑带电间隙和组合距离等问题，但是此种进法，存在劳动强度大，作业人员体力消耗大等问题[7]。而在220 kV以下等级线路沿耐张绝缘子串进入等电位作业位置时，往往存在组合距离和带电作业间隙不满足作业安全条件的风险，作业人员只有通过攀爬数十米高度的绝缘软梯进行等电位作业，对等电位电工的体力消耗带来严重地考验，同时高空作业还易分散注意力，对后续的检修作业造成不利影响。特别是在作业任务重，作业人员缺少，作业项目多的情况下，会大大降低工作效率，严重的情况是会因体力和精力不足触发安全事故[8]。

2 升降装置结构组成及参数

研发的带电作业等电位作业人员升降装置采用挂钩、绝缘绳、升降装置组合结构，挂钩材质采用铝合金材料、升降装置采用钢和高强度铝合金材料，升降装置的设计要满足导线最大承力要求，挂钩内径要满足导线直径大小规格匹配并灵活牢靠，升降装置空间间隙要满足作业人员操作轻便灵活[9]，如图3所示。

架空输电线路带电作业自动升降装置设计采用蓄电池供电且性能稳定的GN直流电动机构。该机构至少能够承载1名(最大承载重量为160 kg)作业人员的重量，轴的一侧安装有卷扬绝缘绳索升降用滚动齿轮摩擦片，另一侧安装有直流12 V锂电池；正面安装有手动升降开关。主要参数如下。

2.1 提升机部分

1)机器工作电压220 V，频率50 Hz,功率1 200 W。

2)配比齿轮箱：传动齿轮，棘爪式刹车齿轮和控制器电阻刹车，采用双刹车系统。

3)卷筒可缠绕30 m钢丝绳和拉断力不低于500 kg的迪尼玛绳以及蚕丝绳。

4)产品净重15 kg(不含绳索，电池，挂件)。

5)机器负载160 kg，起吊距离30 m，起吊速度19 m/min。

2.2 电源部分

1)采用12V 104AH锂电池。

2)功率电压，1 500 W 220 V 50 Hz纯正弦波，LED照明，电量数字显示。

3)遥控开关(可选无线遥控)。

2.3 负载平台部分

平台采用高强铝合金材料制成，承重150 kg，可负载1名检修人员通过提升机升到25 m的高空。

2.4 辅助工具

高空斤头滑车，自锁缓降器，缓降绳等。配置的射绳器，可以带动细绝缘绳索向线路方向射出高度可达50 m，不再需要作业人员登塔进行悬挂或是调挂绝缘绳索；配置有开合封闭钩，可以通过射绳器带动绝缘绳索，在作业导线处进行安装和拆卸[10]。

3 装置操作

使用过程中，该装置充分发挥新工具、新设备、自动化、轻便化的优势，提高作业效率，减轻了作业人员的劳动强度，节省了作业时间。操作如下：

1)地面作业电工通过射绳器将带有开合封闭钩的绝缘绳索射挂在需要作业导线相应位置处。

2)检查与导线接触是否良好、牢固，然后等电位作业电工穿戴导电服进入负载平台，由作业人员控制提升按钮，升至合适高度进入等电位电场(注意进入电场要迅速)。

3)报经工作负责人同意后，进行等电位作业，地面安全监护人时刻关注作业设备各部位稳定性，保证作业人员安全。

4)作业完毕，返回地面，地面电工收回绝缘绳索。

其他作业步骤、方法及有关带电作业操作安全注意事项及防护参见相关电压等级带电作业导则或是作业指导书。

4 装置特点

本产品安全环保，重量轻，操作简单，特别适用电力施工，检修高空起吊检修人员、材料、配件、工器具等等。利用软铜线编制的布料制作的成套装置及通过设计的自动控制系统，使其具有电磁兼容性能，使得系统功能不受外界电磁场影响，具备可以在300 m范围内实现远方控制而不受线路周围强电磁场干扰的遥控系统，性能稳定。

另外该自动升降装置配备有两条绝缘绳索，一个是装置升降用，一个是保护作业人员，利用三角护套固定滑动轮，在下滑速度过快时可以自动锁死不至下滑，就像汽车安装的安全带一样保证了乘车人的安全。

5 结语

装置开发应用后，使用升降装置进行带电等电位作业时，单次进行等电位操作可以节省操作时间1 h，多产供电量约4万kW·h，如按0.5元/(kW·h)计算，每次可取得经济效益2万元；在减少停电时间的同时，避免检修时的大规模停电，能大大提高输电线路的可靠运行，给人们的生产生活也带来了极大的便利，具有很高的经济性与社会效益。

通过新型工器具、新设备、新作业方法的研究和发展，不断提高带电作业安全性和工作效率，以满足电网可靠、稳定、安全、经济运行的要求，也同时使电网运行检修人员从繁重的工作得以解脱，是我们电网人孜孜以求的目标。