110kV输电线路杆塔安全施工防护装置的研发与应用

杨长安 李晓双 吴 超 王 超 李 鑫

（国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司）

0 引言

近年来，随着社会经济的飞速发展，电网负荷屡创新高，高低压线路的日常运维检修任务也日趋增多，尤其是在每年的春季、秋季检修期间，这就需要我们在把好线路检修安全和质量关。在日常的高压带电作业中，处在高压电场中的人体，会有危险电流流过，危及人身安全，因而所有进入高压电场的工作人员，都必须穿全套屏蔽服。带电作业屏蔽服又叫等电位均压服，是采用均匀的导体材料和纤维材料制成的服装。其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。成套的屏蔽服装应包括上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头。现有的带电作业屏蔽服大小一般都是均码，连接线的连接头都是采用直导线连接，身材高大魁梧的操作人员穿上后，在作业过程中有下蹲和幅度较大的动作时容易将连接线绷断造成安全隐患［1-3］。

随着电力工业的高速发展，高压超高压输电线路均采用大型角钢铁塔和钢管塔，钢管塔结构具有相对技术和经济优势，适合应用于承受大荷载的输电铁塔。

（1）荷载特性

钢管塔杆件承受风压小、截面抗弯刚度大、结构简洁、传力清晰，能够充分发挥材料的承载性能，一方面可降低铁塔重量，减小基础作用力；另一方面有利于增强极端条件下抵抗自然灾害的能力。

（2）截面特性

钢管构件截面中心对称，截面特性各向同性；材料均匀分布在周边，截面抗弯刚度大。

（3）构造连接

在构造连接方面，钢管塔的主材采用法兰连接或相贯连接，斜材与主材之间采用插板连接或相贯连接，角钢塔的主材采用内、外包连接，其他杆件之间主要通过连接板和螺栓连接。钢管塔的法兰和插板连接构造相对较为简洁，虽然增加了焊接工作量，但减少了角钢构件的偏心等对结构承载性能的不利影响，同时增强了连接节点的刚度与致密性，有助于提高结构的整体刚度和稳定性以及抵抗风振动力荷载的能力。

钢管塔其占地面积小，且结构方面优势明显，其应用广泛。

由于钢管塔身比较高、给线路高空作业带来一定的风险，在高空作业过程中，由于各种原因，如天气、设备故障、人为失误等，工人可能会意外坠落。如果没有防坠落装置的保护，这样的事故将会导致工人严重受伤或者失去生命。而有了防坠落装置的保护，即使工人发生意外坠落，防坠落装置也能够有效地防止他们掉落到地面上，从而保障了工人的安全。同时，钢管塔由于其粗大的塔身结构，当作业人员沿爬梯上横担作业时，在横担和主杆交汇地点，因为两者之间跨度有1m左右，并且在此周围却没有可以做抓手的着力点，造成在跨越时有很大的困难。本文所述为一种防坠落装置，是基于钢管塔横担上加装的一款防坠落装置，增加作业人员的抓手着力点，防止作业人员在横担上作业时不慎坠落，保护作业人员人身安全的目的。

1 问题分析

1.1 带电作业屏蔽服

现有的带电作业屏蔽服大小一般都是均码，连接线的连接头都是采用直导线连接，身材高大魁梧的操作人员穿上后，在作业过程中有蹲下和幅度较大的动作时容易将连接线绷断造成安全隐患。如图1所示。

图1 带电作业屏蔽服示意图

针对以上问题，结合带电作业的工作场景和工作人群的特点，设计出一种新型的带电作业屏蔽服连接方式，该设计结构简单，操作方便，却能有效适用各种体型操作人群和作业场景带电作业，并不会脱开、绷断失效。

1.2 110kV钢管塔防跌落装置

钢管塔是架空电力线路中的基本设备，在线路的架设和维护施工等频繁作业中，作业人员大多数采用安全带作为防护。但是，作业人员在上下铁塔和横向转移过程中，存在安全防护失效的情况，有时甚至会发生作业人员的踏空、失手、高空坠落等安全事故，即作业人员高空失去安全保护的情况时有发生，严重的甚至会造成伤亡事故。目前在110kV钢管塔线路上主要存在以下问题：当作业人员沿爬梯上横担作业时，在横担和主杆交汇地点，因为两者之间跨度有1m左右，并且在此周围却没有可以做抓手的着力点，造成在跨越时有很大的困难，作业人员在沿爬梯上横担过程中，因为爬梯到横担的间距一般会大于1m，在高空作业的情况下很难完成跨越，给作业人员造成了很大的心理压力。因此，在铁塔上增设防坠落的安全保护装置，为广大作业人员高处作业时提供有力的人身安全保障，很有必要。目前，铁塔防坠落安全保护装置多以垂直方向保护为主，如作业人员穿戴双保险安全带沿铁塔外侧攀登梯爬至铁塔顶部，而在水平转移作业位置的安全保护存在漏洞。针对现有钢管杆不利于运行检修的作业因素和设计缺陷，提出了在钢管杆横担靠近塔身的部位安装一种防坠落装置，给高空作业人员提供一个支撑点和作业平台，以防止高空作业人员坠落。如图2所示。

图2 高空作业平台

2 解决方案

2.1 带电作业屏蔽服

产品连接线原来是直线连接，预留出一定长度的连接线，现在改为采用弹簧绳形式，如图3所示。产品连接线采用弹簧绳式结构，使用寿命长，不同体型的作业人员穿上后蹲下或动作幅度较大时，弹簧绳会拉伸或收缩，保证连接线不会绷断；连接线接头采用公母头卡扣式弹簧结构，向外拉时不会脱落，牢固可靠。弹簧绳内部时导电编织铜线，外部套有钢制弹簧绳（带硅胶套），最外层是绝缘尼龙编制套，材料弹性好，韧性强，强度高，不存在拉伸数次后不收缩回弹的问题，连接头采用纯铜材质，接触性和导电性良好，起到屏蔽电流的作用。

图3 弹簧绳

2.2 防跌落装置

根据“国家电网公司110～500kV输由线路典型设计”，特选定110kV线路10模块为设计模板。该模块为海拔1000m以内、设计风速25m／s、导线为2XLGJ-300／25。

（1）气象条件

具体的气象条件参数见下表。

表 气象条件参数

（2）绝缘配合

依照GB 311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》、GB 5001-2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》、DL／T620-1997《交流电气装置的过电保护和绝缘配合》进行绝缘设计，图4中绝缘子长度为1440mm，风偏角度模拟为45°，安全距离要求为1.5m，实际绝缘子与扶手最小间距为2.22m，使110kV输电线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种情况下安全、可靠运行。

图4 绝缘子的长度与角度

（3）防跌落装置的结构特点

钢管塔防跌落装置采用免打孔安装的方式，安装在横担上，底部和两侧有防滑垫子，采用螺杆紧固的方式，背面采用背抓固定，着力点在中心线以下，可以刚好的紧固，产品安装方便，大小可调，最适合当前的工况环境；防坠落装置采用双杆式结构，采用免打孔的安装方式，上下用两根螺杆紧固，背面采用背抓固定，安装方便，大小可调节；双杆部分可旋转立起来或放倒，满足不同工况要求，具体如图5所示。

图5 防跌落装置

双杆结构，现场操作方便，将该产品可以不用打孔安装在钢管塔横担上，牢固可靠。采用2mm厚镀锌钢板和放管做主体骨架，双杆扶手采用Ø24的钢管；防跌落装置在底部采用强力弹簧自锁装置，扶手可以旋转，旋转立起来时，可以轻易锁紧扶手，不用时可以拉开弹簧自锁装置将其放倒。安装牢固、方便快捷。产品主体采用镀锌不锈钢材料，材料弹性好，韧性强，强度高，绝缘性好，轻松安装，可以使用旋转锁紧装置将扶手部分轻松固定，起到防止横担上作业的人员跌落的作用。如图6所示。

图6 防跌落装置细节图

3 实时后应用前景

带电作业屏蔽服和防跌落装置目前在国网宁夏吴忠分公司进行安装使用，对该公司工作人员进行回访使用后的感受，该员工谈到带电作业屏蔽服大大提高了此装置的适用性，不再担心身材高大的作业人员因连接绳断开引发触电的安全问题了，大大提高了工作效率；防跌落装置是在高空作业中保障作业人员安全的重要装备之一，能够保障作业人员在高空作业时的安全，在高空作业过程中，由于各种原因，如天气、设备故障、人为失误等，工人可能会意外坠落。而此防跌落装置安装在110kV钢管塔横担上，在检修作业中作业人员从塔身迈向横担时距离过大，没有抓手的地方得到解决，保障了作业人员在高空作业时的人身安全。

4 结束语

“十三五”期间站在新的历史方位，就安全生产工作作出了一系列重要指示，提出了一系列新思想新观点新思路，反复告诫要牢固树立安全发展理念，正确处理安全和发展的关系，坚持发展决不能以牺牲安全为代价这条红线。本文针对现有的带电作业屏蔽服和传统的安全带、安全绳等防跌落装置存在的不足，该项目产品推出后，能有效解决输配电网工作人员发生触电和跌落的安全隐患，属于典型的专项诊断，专项治理。用最简单实用的方式从根本上解决了安全问题。而且产品成本可控，施工安装简单，具有较高推广价值，对于中国电网建设的长远发展具有积极的推动作用。