便攜式接地線小車的研制

彭博　戚安國　周君　朱曉東　張楠

摘 要：接地線在變電運(yùn)維工作中應(yīng)用非常廣泛，但在接地線傳統(tǒng)使用方法中，普遍存在搬運(yùn)費(fèi)力、纏繞費(fèi)時(shí)的問題。本文通過分析研究，研制出便攜式接地線小車作為接地線專門的搬運(yùn)和纏繞工具，降低了人力消耗，大幅提高工作效率。

關(guān)鍵詞：電力 接地線 便攜式 工具

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0086-02

接地線是電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的安全工器具，由導(dǎo)線端線夾、短路線、接地引線、接地端線夾、匯流夾以及多股軟導(dǎo)線上的線鼻構(gòu)成；在電力設(shè)備檢修時(shí)，通過接地線將檢修設(shè)備三相短路并接地，是電力工作人員人身安全、電網(wǎng)設(shè)備安全的重要保障。（引用自《中華人民共和國能源部部標(biāo)準(zhǔn)—攜帶型短路接地線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SD332-89》）。

1 問題的提出與分析

變電運(yùn)維人員使用接地線的流程可歸納為：從安全工器具室取接地線→搬運(yùn)至裝設(shè)接地線處→展開接地線→裝設(shè)接地線→拆除接地線→纏繞接地線→將接地線搬運(yùn)至安全工器具室，在上述整個(gè)過程中，變電運(yùn)維人員一直在徒手搬運(yùn)、纏繞接地線。青島供電公司所配置的接地線中，AYD-S-2型號(hào)的220 kV接地線應(yīng)用較為普遍，該型號(hào)接地線長度約15 m，重量約14 kg，對(duì)于女性或年齡較大的員工來說，徒手搬運(yùn)、纏繞接地線十分困難，通常需要兩人配合才能完成。

針對(duì)接地線搬運(yùn)費(fèi)力，初步設(shè)計(jì)通過工程車搬運(yùn)接地線、在現(xiàn)場(chǎng)安裝接地線放置點(diǎn)等方案；針對(duì)接地線纏繞費(fèi)時(shí)，初步設(shè)計(jì)安裝接地線纏繞樁、將接地線簡(jiǎn)單折疊的方案，針對(duì)是否能有效解決問題、是否經(jīng)濟(jì)、實(shí)施周期等方面對(duì)上述方案進(jìn)行分析，都不具有良好的可行性。對(duì)于這種情況，考慮設(shè)計(jì)一種接地線專用的搬運(yùn)和纏繞工具，以解決接地線使用過程中的費(fèi)力、費(fèi)時(shí)問題。

2 便攜式接地線小車的研制

2.1 裝置設(shè)計(jì)原則

便攜式接地線小車的研制按照安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)、成本適中、外形美觀的總體原則次序進(jìn)行。

2.2 裝置設(shè)計(jì)方向

首先需要確定便攜式接地線小車總體設(shè)計(jì)方向，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)生活中的主流搬運(yùn)裝置，初步設(shè)計(jì)拉桿式、推車式兩種方案進(jìn)行對(duì)比。購買兩種類型的小車在變電站設(shè)備室內(nèi)進(jìn)行搬運(yùn)試驗(yàn)，通過載重能力、穩(wěn)定性、爬樓能力、尺寸等方面進(jìn)行對(duì)比，得出推車式小車在爬樓試驗(yàn)中比拉桿式明顯費(fèi)力，并且推車式小車小車尺寸較大，不便于工程車運(yùn)輸，最終將設(shè)計(jì)總方向確定為拉桿式。

2.3 裝置的研制

拉桿式便攜式接地線小車的研制從以下五個(gè)方面進(jìn)行開展。

2.3.1 制作材料

根據(jù)常用拉桿車的參考模型，拉桿車在搬運(yùn)過程中，最大受力點(diǎn)為整體搬運(yùn)拉桿車時(shí)的拉桿把手，該位置受力為整個(gè)裝置的重力。制作材料首先應(yīng)有滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件的承重能力，設(shè)計(jì)選擇同規(guī)格的鋁管、生鋼管、不銹鋼管進(jìn)行承重能力試驗(yàn)，試驗(yàn)得出鋁管承重能力較差，不作為選擇對(duì)象。接著，對(duì)生鋼、不銹鋼進(jìn)行模擬海水成分下的腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)得出，不銹鋼的耐腐蝕性明顯優(yōu)于生鋼，由于青島地區(qū)為海洋性氣候，空氣中的水蒸氣溶解有海水的部分成分，與該試驗(yàn)條件相似，所以決定制作材料選用不銹鋼材料。經(jīng)過進(jìn)一步論證，制作材料最終選用了鎳、鉻含量都比較高，在潮濕環(huán)境下具有相對(duì)于其他型號(hào)不銹鋼更強(qiáng)耐腐蝕性的314不銹鋼。

2.3.2 整體框架

在整體框架環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了立體固定式結(jié)構(gòu)和折疊式結(jié)構(gòu)兩種方案，技術(shù)要求為滿足工程車運(yùn)輸要求。經(jīng)過分析：立體固定式結(jié)構(gòu)雖然制作簡(jiǎn)單，但是如果設(shè)計(jì)尺寸滿足搬運(yùn)要求（整體框架高約為1 m），則體積較大，重心不穩(wěn)，攜帶不方便，在攜帶中容易損壞；如果設(shè)計(jì)尺寸滿足工程車運(yùn)輸要求，則使用不便。而折疊式結(jié)構(gòu)雖然在制作階段需要花費(fèi)一定時(shí)間，且需要設(shè)計(jì)折疊環(huán)節(jié)，但是對(duì)設(shè)備的保管效果好，便于工程車運(yùn)輸。

2.3.3 移動(dòng)方式

移動(dòng)方式環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)是便攜式接地線小車設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，由于變電站絕大多數(shù)為多層建筑，作為接地線的搬運(yùn)工具，解決小車爬樓問題是重要課題。初步設(shè)計(jì)了四輪式（單側(cè)兩輪，與小車車身平行布置）和六輪式（單側(cè)三輪，形成三角形結(jié)構(gòu)布置），并對(duì)兩種方式的小車在變電站樓層間進(jìn)行爬樓試驗(yàn)。通過爬樓試驗(yàn)得出，在同等試驗(yàn)條件下，單人單手用六輪式小車進(jìn)行搬運(yùn)的最大質(zhì)量明顯大于用四輪式小車搬運(yùn)的最大質(zhì)量，即六輪式小車更為省力，更加適應(yīng)變電站現(xiàn)有的多樓層設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，最終移動(dòng)方式選用六輪式移動(dòng)方式。

2.3.4 纏繞機(jī)構(gòu)

拉桿式小車的整體設(shè)計(jì)思路初步解決了接地線搬運(yùn)費(fèi)力的問題，但接地線的纏繞問題還沒有得到有效解決。根據(jù)最初設(shè)計(jì)思路，便攜式接地線小車也要有接地線專用纏繞裝置的功能，即在小車上需要配置有接地線的纏繞機(jī)構(gòu)。初步設(shè)計(jì)定點(diǎn)式（以兩定點(diǎn)為端點(diǎn)，將接地線人工纏繞放置）、轉(zhuǎn)軸式（類似電纜線滾結(jié)構(gòu)，通過手搖轉(zhuǎn)軸手柄，將接地線纏繞放置）、電機(jī)式（以轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，加裝簡(jiǎn)易電機(jī)，通過電機(jī)傳動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸纏繞接地線）三種纏繞機(jī)構(gòu)。對(duì)三種纏繞機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行纏繞試驗(yàn)和綜合分析，得出定點(diǎn)式的纏繞時(shí)間過長，電動(dòng)式需要外接電源或電池，而且電動(dòng)式難以控制纏繞速度，綜合分析后，最終選擇轉(zhuǎn)軸式纏繞機(jī)構(gòu)。

2.3.5 鎖定裝置

接地線和轉(zhuǎn)軸式纏繞機(jī)構(gòu)都具有一定重量，在纏繞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)纏繞機(jī)構(gòu)難以固定。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)對(duì)纏繞機(jī)構(gòu)加裝鎖定裝置，技術(shù)要求為能夠?qū)⑿≤嚴(yán)p繞機(jī)構(gòu)鎖定，防止接地線晃動(dòng)或散落，在展開接地線時(shí)，能夠控制接地線的展開速度，尺寸設(shè)計(jì)滿足整體設(shè)計(jì)要求。從當(dāng)前市場(chǎng)上主流鎖定裝置進(jìn)行選擇，初步確定了：插銷式（通過在纏繞機(jī)構(gòu)上均勻打孔，安裝插銷裝置。在接地線纏繞后，通過插銷將纏繞機(jī)構(gòu)鎖定）、V剎式（類似常見的自行車剎車制動(dòng)裝置，由兩塊橡膠剎車片對(duì)纏繞機(jī)構(gòu)產(chǎn)生摩擦力，從而達(dá)到將纏繞機(jī)構(gòu)鎖定的效果）、碟剎式（類似常見的山地自行車剎車制動(dòng)裝置，由剎車線、剎車調(diào)節(jié)器、碟式剎車片組成，通過剎車線的拉力讓碟式剎車片磨擦并夾住碟盤，達(dá)到鎖定效果）三種方式，經(jīng)過分析對(duì)比，由于碟剎式相對(duì)其他兩個(gè)方案具有能夠按照纏繞機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置實(shí)現(xiàn)無間隙鎖定、可以控制接地線展開速度、體積小、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，最終選擇碟剎式鎖定裝置方案。

3 效益分析

新設(shè)備的使用帶來的效益分為顯性效益和隱性效益。

3.1 顯性效益

接地線的搬運(yùn)過程更加省力：便攜式接地線小車投入使用后，在接地線搬運(yùn)過程中所施加的拉力由137.2N減少至21.9N，省力程度達(dá)80%以上，減少了大量工作量。老齡員工及女性也可以輕松完成單人搬運(yùn)接地線工作。

接地線的纏繞過程更加省時(shí)、方便：使用便攜式接地線小車?yán)p繞接地線，每次平均纏繞時(shí)間由61.5 s減少至25.2 s，縮短時(shí)間約達(dá)60%，大幅度提高工作效率。

3.2 隱性效益

使用便攜式接地線小車進(jìn)行接地線的使用與操作，不僅解決了傳統(tǒng)接地線使用過程中搬運(yùn)困難、纏繞不便的問題，并且間接減少了檢修工作停電時(shí)間，提高了供電可靠性；研制便攜式接地線小車之后，使更多的員工能夠進(jìn)行裝拆接地線工作，提高了裝拆接地線的工作效率，間接提高生產(chǎn)作業(yè)全局工作效率，滿足了大檢修環(huán)境下對(duì)工作效率的要求；通過統(tǒng)一的小車設(shè)計(jì)，使接地線管理更加規(guī)范、統(tǒng)一，提高了設(shè)備管理水平。

4 結(jié)語

便攜式接地線小車的研制，徹底解決了變電運(yùn)維人員使用接地線過程中的搬運(yùn)、纏繞費(fèi)力費(fèi)時(shí)的問題，大幅提高了工作效率，同時(shí)提高了變電運(yùn)維管理水平，間接提高了電網(wǎng)供電可靠性，為公司帶來了顯著地經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

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