防触电型高枝电锯研究

国网山东省电力公司惠民县供电公司 董宝强 韩成涛 董彦硕

多数地区均选择在室外架设输电线，输电线附近存在树木的情况难以避免，在树枝长到一定长度后便会给输电线运行造成影响，定期清理附近树枝并维护输电线很有必要。电力行业人员会利用高枝油锯对输电线附近树枝进行修剪，以免树枝给输电线运行造成不良影响。然而现有油锯的内部结构较简单，所能提供功能十分单一，开展清障作业期间极易出现夹手、触电或其他突发情况，导致人员安全受到威胁。另外，现有油锯还不具备远程操控的功能，在修剪园林、清理电力通道障碍的过程中对其加以使用，可靠性及最终效果均难以得到保证，改造升级势在必行。

本文对常见高枝油锯进行介绍，并指出现有油锯存在的问题，围绕防触电电锯的设计工作展开了讨论，具体内容包括设计思路、改装说明还有组装要点三个方面。

1 高枝油锯介绍

对输电线进行清障时，工作人员会借助升降平台到达指定位置，但升降平台所处高度相对较高，如需先举起高枝油锯再对树枝或其他障碍物进行清理，极易造成导线、油锯间距离无法达到安全距离的问题，甚至出现以下情况：清障作业所使用高枝油锯通常不具备绝缘性，在误触输电线后工作人员安全将受到严重威胁；现有高枝油锯无法提供测量锯本体、导线间距离的功能，同时也不具备发布警示的功能，极易出现误触输电线的情况，设备可靠性及安全性均无法得到保证。

由此可见，要想做到安全且高效地开展清障作业，关键是要尽快解决高枝油锯所存在问题，充分利用现有技术研发出更加可靠且安全的全新高枝电锯，在为人员安全提供保障的前提下，使作业效率最大程度接近预期。在此背景下，可以普通油锯为基础升级为全新的防触电电锯，将带来以下社会效益：使现有电锯功能得到增加；使清障作业拥有更加稳定且安全的工具；将工作人员出现意外事故的概率降至最低[1]。

2 防触电高枝电锯的设计

本项目所强调重点是通过改造现有电锯的方式，赋予其更为理想的防触电性，在提出详细设计方案前，先要确定设计思路。设计人员以电力行业所提出需求为落脚点，研发了更加可靠且安全的高枝电锯（图1），并以设计思路为导向，对改造要求、组装流程进行了详细说明，希望能够凭借功能更加丰富的高枝电锯，为日后清障作业的高效开展助力，最大程度避免工作人员受到不必要的伤害。图1中：10是支撑机构；20是驱动机构；30是延伸机构，可被拆分成上延伸机构、下延伸机构；31是下延伸机构；32是上延伸机构；50是链条锯。

2.1 设计思路

在本项目中，设计人员结合高枝电锯日常使用场景和工作环境提出了三点要求：该电锯应具备防触电功能，确保工作人员即使出现误触输电线的情况，其人身安全也不会受到威胁；该电锯应具备报警功能，一旦发现锯本体和输电线间距离不足1.8m，便通过红灯警示、声音警示等方式将该情况告知工作人员，确保配网设备可实现安全且可靠的运行[2]；该电锯应具备自动停止运行的功能。

要想满足上述要求，关键是要以报警器、电锯还有高压绝缘棒为切入点，通过对三者进行整合的方式，赋予所设计电锯更为理想的性能。用高压绝缘棒替代电锯手柄，考虑到绝缘棒所用材质多为绝缘材质，加之其绝缘性会随着本体长度的增加而增强，对其加以使用可为电锯绝缘性提供有力保证。另外，为避免电锯绝缘性受到外界影响，设计人员指出应引入无线技术对电锯进行远程操控，加装相应的遥控开关势在必行。而近电报警器的作用，主要是对电锯、输电线间的距离进行测量，这点同样需要有所了解。

按照上述方案所制作高枝电锯，不仅在防触电方面具有突出表现，还能够凭借报警器为工作人员提供相应的报警，使工作人员准确掌握自身和输电线的距离，为清障期间工作人员的安全提供全方位保障。

2.2 改装说明

在本项目中设计人员先后对三类构件进行了改装，具体包括开关、报警器还有绝缘棒，经过改装的构件各方面性能均得到了明显的优化。在开展改装工作期间，以下内容需要引起重视：

2.2.1 开关

电动链锯的开关通常设置在电锯机身上，若电锯需要外接绝缘棒，则无法绕过绝缘棒操作电锯开展工作，改装现有开关势在必行。在制定改装方案时有两方面内容需要引起重视：一是酌情延长操作距离，确保工作人员能够随时切换电锯的启停状态；二是不改变开关现有绝缘性，切记不得使用导线连接各构件。鉴于此，设计人员决定增设无线遥控开关，在保证构件性能的前提下，最大程度延长操作距离。本项目所用电锯的工作电压是14.4V，在选择改装所用遥控开关规格时，设计人员应重点考虑电源电压，确保经过改装的开关能够具有更加突出的表现。

2.2.2 报警器

电锯所用报警器多为近电报警器，其运行原理如下：第一步，对检测信号进行接收；第二步，通过前端分析处理的方式，筛选出50Hz的信号；第三步，利用数字滤波法将干扰信号尽数排除，同时对信号强度进行分析；第四步，根据分析所得结论判断是否需要发布相应的报警信号，若信号强度达到或超过预设值，则需要向接收端发布信号；第五步，接收端将所接收报警信号转发给用户，使用户明确设备现已达到强电状态[3]。该报警器适配工频电压值为220V及以上。走访调查可知，多数报警器均只能进行声音报警，在警示能力方面的表现并不理想，对其进行改装很有必要。

高枝电锯的特点主要是运行期间所产生噪声大且距离远，现有报警器所能发挥作用十分有限。在综合考虑多方面因素后，设计人员最终制定了以下方案：在报警器底部恰当位置增设指示灯（指示灯颜色为红色），在设备和带电线路间距离过小时，报警器可同时发布红灯警示、声音警示，使警示效果达到预期。这里还要注意一点，该报警器仅负责近电预警而不需要对静电、直流以及高频进行预警。考虑到架空电线所在区域的电场往往十分稳定，对电场进行检测的精确度相对理想，设计人员指出该报警器的检测对象应以架空线为主，使用过程中可根据现场情况对检测电压进行相应的调节，确保检测可靠且灵敏度能够达到行业要求。

2.2.3 绝缘棒

普通高枝油锯均为金属结构，受金属物化特征影响，高枝油锯在绝缘性方面的表现并不理想。为彻底解决该问题，设计人员决定引入绝缘棒、电动链锯，用上述构件替代高枝油锯。事实证明，对二者进行组合运用的积极作用主要体现在两个方面：一是使高空清障需求得到充分满足，二是可取得良好的防触电效果。另外，为确保绝缘棒、电动链锯得到牢固连接，设计人员还根据二者结构设计了相应的金属支架。

3 组装要点

一是按照要求组装无线开关、电锯、绝缘棒以及近电报警器[4]。该电锯需要用到固定架、绝缘支杆与装配端，其中，固定架应配备一个或是多个箍紧件，另外，还要用到锯本体，确保输电线所存在杂物能够被金属清除。正式投入使用前，先要利用箍紧件对固定架、锯本体进行固定，再对固定架和装配端进行连接，确保承载装配端的支杆拥有良好的绝缘性。清障过程中，由绝缘支杆负责切断电流进入人体的路径，保证即使工作人员接触导线，也不会受到导线内部电流的影响。

二是以使用场景为依据对锯本体进行选择，目前使用频率较高的锯本体为剪刀、电锯，酌情选用不同锯本体，可使电锯类型、适用范围得到增加。绝缘支杆所用材料应拥有理想的绝缘性，如生活中较为常见的木头和塑料。箍紧件材质为金属，利用螺栓组件进行连接，确保相邻箍板间存在尺寸固定的卡固腔室。该电锯计划使用电锯作为锯本体，其核心部分是电锯电机，需在腔室内恰当位置安装电机壳体，确保所形成装配结构牢固且可靠。

三是固定架表面分别装有锁紧件、卡接件，其中锁紧件需穿过装配孔，经由装配端和卡接件表面所开设卡孔相连，这样设计一方面可增强固定架、支杆连接点的牢固性，另一方面可大幅降低装拆操作的难度，使工作效率达到预期。作为与箍紧件相连的筒体，卡接件的材质为金属，其端面内凹区域设有装配孔、卡孔，装配端表面对应位置同样设有装配孔，且装配端被固定在卡孔内。另外，支杆装配端的外侧装有防护套、材质为金属，此举能最大程度减少外界因素给支杆所产生影响，避免出现支杆被压坏的情况。防护套整体形状、外部直径均与孔径一一对应，旨在确保二者能够实现稳固且可靠的卡接。本项目中，锁紧件为螺钉，对应装配孔是螺纹孔，使用螺钉的目的是确保其能够与装配孔实现牢固连接，同时避免装配难度过大，带来不必要的麻烦。

四是握持端外壁增设相应的防滑结构，通过增加握持端和手部间摩擦力的方式，确保工作人员能够握紧该构件，以免作业期间发生打滑或是类似问题，为使用该电锯所开展各项工作的可靠性、安全性提供保证。该电锯并未对防滑结构的形状提出明确要求，既可是波纹状凸起也可是菱形凸起，上述形状的防滑结构均能起到增加摩擦力的作用。此外，如果条件允许，还可利用橡胶或是类似材质对防滑套进行制作，并将防滑套固定在握持端的恰当位置，这样做同样能够达到防滑的目的。

五是箍紧件可被拆分成连接件、第一箍紧件还有第二箍紧件，其中连接件的两端分别和卡接件、第二箍紧件相连。锯本体需要通过把手和箍紧件相连，这样设计的目的是以把手、箍紧件为着力点，加持并固定锯本体，确保锯本体、固定架间所存在连接点可靠。而将把手和抱箍进行连接，可确保相邻抱箍间形成两点定位与限位，以免对电锯进行使用期间由于剧烈振动导致电锯、固定架脱离，为工作人员所具有安全性提供保证。

六是该电锯还在绝缘支杆表面增设了相应的辅助把持件，确保在使用该电锯开展工作期间，工作人员可分别握住握持端和辅助件，通过提高抓持所具有稳固性与牢固性的方式，使高枝电锯更加可靠。

七是待上述组装工作告一段落，仔细检查绝缘棒、电锯和支撑架连接点的牢固程度，确保三者连接处不存在松脱的可能性，同时无线开关可正常运行，对特定范围内所发出操作信号进行准确接收。另外还要确保报警器能够长期、稳定运行，实时监测现场情况，发现存在异常后可第一时间发出相应的警报信息，由专业人员对故障点、导致故障出现的原因进行确定，及时采取相应的措施，以免造成难以挽回的后果。

4 结语

研制可提供绝缘、近电报警等重要功能的高枝电锯，最大程度避免清障作业期间工作人员触电。清障过程中，该电锯所安装绝缘支杆能切断输电线电流进入人体的路径，以免由于安全距离未达到要求致使工作人员出现触电的情况，为其财产、生命安全提供保护。另外，该电锯的优势还包括操作难度小、内部构造简单和可靠性理想等，均与电力行业所提出诉求相符。未来本文所设计电锯将拥有更广阔的发展空间，应加大对其进行推广的力度，为清障作业的高效开展奠定基础。