基于35kV架空線路施工作業平臺的研究

陸定駿　王強　劉新曄　葛晨皎

摘 要：隨著配電線路絕緣化改造的不斷深入，35kV線路新建及改造工程與日俱增。換線施工作業時間長和施工強度高職業健康危害大的問題一直困擾著35kV線路換線施工。文章通過對35kV架空作業平臺的創新研究開發，從平臺主體結構、主連接裝置、縱向調節機構三部分進行設計研究，并通過一系列測試與實施，有效減少了35kV換線施工的時間，同時，增加了35kV換線施工的安全性，對35kV線路換線施工有重要意義。

關鍵詞：35kV架空線路；作業平臺；施工

35kV架空線路主要指架空明線，架設在地面之上，是用絕緣子將輸電導線固定在直立于地面的桿塔上以傳輸電能的輸電線路。架設及維修比較方便，成本較低，但容易受到氣象和環境（如大風、雷擊、污穢、冰雪等）的影響而引起故障。

隨著社會的不斷發展進步，人們對電力服務和供電質量的要求日益提高。過往的架空裸導線已遠不能滿足供電服務可靠性要求，在上海市電力公司的統一部署下，各供電公司正緊鑼密鼓地開展線路絕緣化率100%提升工作。35kV線路換線施工，工作強度高，難度大，工作業量多，但施工時間往往不是很充裕。

通過對35kV換線作業中產生的問題進行了分析，發現影響施工效率最主要的因素還是施工機具。因此，計劃使用一種作業工具，使工作人員可以通過該作業工具更安全、輕松進行換線作業，改變過往低效的施工技術，以此減少作業時間，降低職業健康危害。但經深入調查，發現目前市場上沒有一套能夠適應35kV換線施工的作業工具。35kV架空作業平臺科研小組決定自行研發。

1 項目目標

35kV線路換線工程，施工難度大，強度高。近年來，公司現場帶班人發現在35kV線路換線作業中，施工耗時明顯延長。統計2015年9-12月35kV線路換線施工27項，35kV換線作業（單耐張段內）施工平均用時77.13分鐘，遠超公司小于65分鐘的施工要求。而35kV架空作業平臺的研究目標為使得作業時間≤65分鐘。

2 可行性分析

架空作業平臺安裝在35kV角鐵橫擔，角鐵橫擔能夠承受15kN以上的外力，通過使用輕質高強度材料，作業人員可以將架空平臺輕松安裝，并安全工作。平臺的調節裝置，可以使作業人員減少不必要的調整動作，降低工作時間，提升作業效率，以此達到快速、舒適工作的要求。從理論、技術以及實踐經驗設想，項目是可行的。

3 項目設計內容

科研小組提出了35kV架空作業平臺設計方案，必須滿足以下4個條件：（1）重量<25kg。（2）承載力>5000N。（3）可調范圍大，能夠進行橫向與縱向兩維調節。（4）結構簡單、安裝快捷、操作方便、連接牢固。

經測試、綜合評估后，35kV架空作業平臺采用不可拆卸的一體式構架。該方案使用方便、重量輕、牢固性佳、使用壽命長、環境適應性好。

小組通過進一步細化，將其分為：平臺主體、主連接裝置、縱向調節機構三大部分進行研發。

3.1 平臺主體

小組對架空作業平臺主體材料進行選擇，架空作業平臺主體需要足夠的機械強度、耐腐蝕性、拉伸強度、密度小等特點。對架空作業平臺主體制作材料進行選擇，最終確定了鋁合金作為主體材料。

平臺主體結構必須整體強度高、抗破壞性能強、經久耐用。所以架空作業平臺的主體結構必須滿足：（1）牢固，結構剛度>8000N/mm。（2）能承受較大的破壞力，抗拉強度>300MPa。（3）耐用性強，長期使用不發生變形，疲勞強度>500MPa。通過牢固性、抗破壞性、耐用性考慮，小組采用了立體結構。立體結構必須滿足人體及所攜帶所有工器具的總重量，有足夠的結構剛度及抗拉強度，同時經久耐用。通過三項10組測試后，平面結構的結構剛度>10000N/mm，抗拉強度>300MPa，疲勞強度>500MPa。該結構在剛度試驗時，能夠承受較大的試驗外力；在經受107交變載荷作用時疲勞強度值高。

在確定架空作業平臺主體結構采用立體結構后，我們對立體結構工作實用性、舒適性、安全性方面進行梳理，立體結構必須滿足：（1）高空作業人員安全帶受力<200N。（2）腳面壓強<50000Pa。（3）腳部踩踏方便、舒適，長時間工作對身體機能損害較小。經小組成員測試、綜合評估后，最終確定了立體結構采用：隨動式。隨動式架空作業平臺，采用平行四邊形設計，平臺各連接部位均采用活動連接，平臺踏板可隨角度的變化，始終與地面保持水平。通過三項10組測試后，可以發現，隨著平臺對地夾角的逐漸增大，作業人員安全繩受力和腳面壓強變化幅度較小，安全繩最大受力164N；腳面壓強最大壓強26002Pa。在實際應用中，該結構可以進行大角度調節，方便作業人員在空中各個位置進行操作。不論平臺如何調整，腳部踏板始終保持水平，操作人員腳部所受壓強及腰部所受拉力較小，長時間作業，不會因為角度變化而發生腳軟打滑現象，降低了勞動強度，增加了工作效率、安全性及舒適性。

決定了平臺主體結構后，小組考慮如何將平臺主體便捷、牢固地組裝在一起。主體結構連接需要有效壽命長，連接處破斷力滿足要求，且疲勞強度高。

平臺主體連接方式必須滿足：（1）使用壽命>10000次。（2）連接處破斷力>8000N。通過實用性、牢固性和耐用性比較，小組將平臺主體連接形式定為：螺絲式。螺絲式組合方式有效使用壽命較長，可以長期使用，不易發生形變，使用方便，連接處破斷力大，容易控制組裝牢固程度。通過三項10組測試后，螺絲式有效使用壽命平均大于10000次。螺旋紋路兩側有大面積接觸、受力均衡，連接處最大破斷力平均為9211N，大于要求的8000N。

3.2 主連接裝置

主連接裝置結構要求定為：主連接裝置結構牢固度好，在測試外力下不發生位移，安裝用時短。

因此，該結構必須滿足：（1）牢固，結構最大受力>10000N。（2）在測試外力下，不發生位移。（3）安裝便捷，用時<5min。通過牢固性、穩定性、快捷性等方面進行考慮，為此提出了壓片式結構。

采用上下兩片鋁合金片，通過連接件，將架空作業平臺與35kV飛機橫擔連接固定。該結構簡單、連接可靠，且所耗原材料較少，經濟性高，安裝用時短。通過三項10組實驗后，掛架式結構，最大受力14243N，受10000N外力后位移0mm，安裝最大用時3.9min。在實際使用過程中，掛架式結構最大受力值滿足要求，受測試外力后，未發生位移，安裝用時短，安全性和工作效率完全得到了保障。

3.3 縱向調節機構

小組對縱向調節機構的結構進行選擇，縱向調節機構結構要求定為：操作靈活、方便，調節精度高。

縱向調節機構必須滿足：（1）操作簡單，操作施力<300N。（2）結構簡單，重量輕。（3）調節精度高。通過操作性、輕便性、實用性等方面進行考慮，計劃采用花籃結構。其又稱為花籃螺絲、用由具有左和右旋螺紋的調節桿、螺母及拉桿組成，起調節、緊固的作用。其結構簡單，易加工、成本低、實用性強。通過三項10組實驗后，操作施力最大值為261N，重量5.2kg，調級形式為無極。在實際使用過程中，花籃重量輕，調節操作施力小，同時調節順滑，無卡頓現象。

4 項目實施研究

4.1 采用鋁合金立體隨動式結構作為平臺主體

對紅白反光鋁合金立體隨動式結構平臺主體進行圖紙設計，通過對主體結構、材料等細節方面進行設計，制作出了架空作業平臺主體的實物。對架空作業平臺主體進行出廠結構剛度測試。通過6組試驗，平臺主體結構剛度最小值為10345N/mm，大于要求的8000N/mm，滿足要求。

對架空作業平臺主體進行出廠抗拉強度測試。通過6組試驗，架空作業平臺主體抗拉強度最小值365MPa，大于需求的300MPa，滿足要求。

對架空作業平臺主體進行出廠疲勞強度測試。通過6組試驗，架空作業平臺主體疲勞強度最小值為534MPa，大于要求值500MPa，滿足要求。

4.2 采用螺絲式作為平臺主體連接方式

對螺絲式連接進行圖紙設計，通過對螺絲直徑、長度、形狀等細節方面進行設計，制作出了螺絲式連接的實物。

對連接螺絲進行連接處破斷力測試。通過6組試驗，破斷力最小值為8562N，大于要求的8000N，滿足要求。

4.3 采用壓片式作為主連接裝置

對壓片式主連接結構進行圖紙設計，通過對壓片結構、尺寸等細節方面進行設計，制作出了壓片式主連接結構的實物。對壓片式主連接結構進行出廠軸向力測試。通過6組試驗，壓片式主連接結構軸向力最小值為14315，大于要求的12000N，滿足要求。

對壓片式主連接結構進行出廠抗沖擊強度測試。通過6組試驗，壓片式主連接結構抗沖擊強度最小值464MPa，大于需求的450MPa，滿足要求。

4.4 采用鍛制花籃結構作為縱向調節機構

對鍛制花籃調節機構進行圖紙設計，通過對花籃結構、形狀、尺寸等細節方面進行設計。對鍛制花籃調節機構進行出廠抗拉強度測試。通過試驗，鍛制花籃調節機構抗拉強度最小值536MPa，大于需求的500MPa，滿足要求。

4.5 35kV架空作業平臺測試

進行35kV架空作業平臺安裝訓練。35kV架空作業平臺安裝及操作用時測試，三組平均用時僅54.3分鐘，滿足要求。

在完成35kV架空作業平臺后，將其運用到現場施工。采用該平臺共完成更換導線工作18項，換線時間51.37min，達到公司要求目標：換線作業時間≤65分鐘。

5 結束語

通過該平臺的研發，減少了因為35kV換線施工的時間，加快了送電的速度，受到市民的廣泛好評，同時讓用戶看到電力企業為不影響市民正常生活而不斷努力創新的決心，為實現公司社會責任添磚加瓦。同時，增加了35kV換線施工的安全性，將35kV換線施工的安全隱患降至最低，體現了電力企業強烈的社會責任感，增加了企業的品牌價值。

參考文獻

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[3]潘文生.淺談電力工程中輸電線路施工管理[J].中國高新技術企業，2013，19：136-138.

作者簡介：陸定駿（1987，01-），男，助理工程師，電力線路施工。

王強（1981，11-），男，工程師，電力企業發展與管理。

劉新曄（1987，09-），男，助理經濟師，電力企業管理。

葛晨皎（1987，09-），男，助理工程師，電力線路施工。