基于35kV架空線路施工作業(yè)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(yè)時間長和施工強度高職業(yè)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(yè)平臺的創(chuàng)新研究開發(fā)，從平臺主體結(jié)構(gòu)、主連接裝置、縱向調(diào)節(jié)機構(gòu)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(guān)鍵詞：35kV架空線路；作業(yè)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(huán)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(fā)展進步，人們對電力服務和供電質(zhì)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(tǒng)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(yè)量多，但施工時間往往不是很充裕。

通過對35kV換線作業(yè)中產(chǎn)生的問題進行了分析，發(fā)現(xiàn)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(yè)工具，使工作人員可以通過該作業(yè)工具更安全、輕松進行換線作業(yè)，改變過往低效的施工技術(shù)，以此減少作業(yè)時間，降低職業(yè)健康危害。但經(jīng)深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前市場上沒有一套能夠適應35kV換線施工的作業(yè)工具。35kV架空作業(yè)平臺科研小組決定自行研發(fā)。

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(xiàn)場帶班人發(fā)現(xiàn)在35kV線路換線作業(yè)中，施工耗時明顯延長。統(tǒng)計2015年9-12月35kV線路換線施工27項，35kV換線作業(yè)（單耐張段內(nèi)）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(yè)平臺的研究目標為使得作業(yè)時間≤65分鐘。

2 可行性分析

架空作業(yè)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(zhì)高強度材料，作業(yè)人員可以將架空平臺輕松安裝，并安全工作。平臺的調(diào)節(jié)裝置，可以使作業(yè)人員減少不必要的調(diào)整動作，降低工作時間，提升作業(yè)效率，以此達到快速、舒適工作的要求。從理論、技術(shù)以及實踐經(jīng)驗設想，項目是可行的。

3 項目設計內(nèi)容

科研小組提出了35kV架空作業(yè)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(diào)范圍大，能夠進行橫向與縱向兩維調(diào)節(jié)。（4）結(jié)構(gòu)簡單、安裝快捷、操作方便、連接牢固。

經(jīng)測試、綜合評估后，35kV架空作業(yè)平臺采用不可拆卸的一體式構(gòu)架。該方案使用方便、重量輕、牢固性佳、使用壽命長、環(huán)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(diào)節(jié)機構(gòu)三大部分進行研發(fā)。

3.1 平臺主體

小組對架空作業(yè)平臺主體材料進行選擇，架空作業(yè)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(yè)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(jié)構(gòu)必須整體強度高、抗破壞性能強、經(jīng)久耐用。所以架空作業(yè)平臺的主體結(jié)構(gòu)必須滿足：（1）牢固，結(jié)構(gòu)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(fā)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(jié)構(gòu)。立體結(jié)構(gòu)必須滿足人體及所攜帶所有工器具的總重量，有足夠的結(jié)構(gòu)剛度及抗拉強度，同時經(jīng)久耐用。通過三項10組測試后，平面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度>10000N/mm，抗拉強度>300MPa，疲勞強度>500MPa。該結(jié)構(gòu)在剛度試驗時，能夠承受較大的試驗外力；在經(jīng)受107交變載荷作用時疲勞強度值高。

在確定架空作業(yè)平臺主體結(jié)構(gòu)采用立體結(jié)構(gòu)后，我們對立體結(jié)構(gòu)工作實用性、舒適性、安全性方面進行梳理，立體結(jié)構(gòu)必須滿足：（1）高空作業(yè)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(jīng)小組成員測試、綜合評估后，最終確定了立體結(jié)構(gòu)采用：隨動式。隨動式架空作業(yè)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(fā)現(xiàn)，隨著平臺對地夾角的逐漸增大，作業(yè)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(jié)構(gòu)可以進行大角度調(diào)節(jié)，方便作業(yè)人員在空中各個位置進行操作。不論平臺如何調(diào)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(yè)，不會因為角度變化而發(fā)生腳軟打滑現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fā)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(cè)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(jié)構(gòu)要求定為：主連接裝置結(jié)構(gòu)牢固度好，在測試外力下不發(fā)生位移，安裝用時短。

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

采用上下兩片鋁合金片，通過連接件，將架空作業(yè)平臺與35kV飛機橫擔連接固定。該結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠，且所耗原材料較少，經(jīng)濟性高，安裝用時短。通過三項10組實驗后，掛架式結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)最大受力值滿足要求，受測試外力后，未發(fā)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(diào)節(jié)機構(gòu)

小組對縱向調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行選擇，縱向調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)要求定為：操作靈活、方便，調(diào)節(jié)精度高。

縱向調(diào)節(jié)機構(gòu)必須滿足：（1）操作簡單，操作施力<300N。（2）結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。（3）調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)。其又稱為花籃螺絲、用由具有左和右旋螺紋的調(diào)節(jié)桿、螺母及拉桿組成，起調(diào)節(jié)、緊固的作用。其結(jié)構(gòu)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(diào)級形式為無極。在實際使用過程中，花籃重量輕，調(diào)節(jié)操作施力小，同時調(diào)節(jié)順滑，無卡頓現(xiàn)象。

4 項目實施研究

4.1 采用鋁合金立體隨動式結(jié)構(gòu)作為平臺主體

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

對架空作業(yè)平臺主體進行出廠抗拉強度測試。通過6組試驗，架空作業(yè)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(yè)平臺主體進行出廠疲勞強度測試。通過6組試驗，架空作業(yè)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(jié)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(jié)構(gòu)進行圖紙設計，通過對壓片結(jié)構(gòu)、尺寸等細節(jié)方面進行設計，制作出了壓片式主連接結(jié)構(gòu)的實物。對壓片式主連接結(jié)構(gòu)進行出廠軸向力測試。通過6組試驗，壓片式主連接結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進行出廠抗沖擊強度測試。通過6組試驗，壓片式主連接結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)作為縱向調(diào)節(jié)機構(gòu)

對鍛制花籃調(diào)節(jié)機構(gòu)進行圖紙設計，通過對花籃結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等細節(jié)方面進行設計。對鍛制花籃調(diào)節(jié)機構(gòu)進行出廠抗拉強度測試。通過試驗，鍛制花籃調(diào)節(jié)機構(gòu)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(yè)平臺測試

進行35kV架空作業(yè)平臺安裝訓練。35kV架空作業(yè)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(yè)平臺后，將其運用到現(xiàn)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(yè)時間≤65分鐘。

5 結(jié)束語

通過該平臺的研發(fā)，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(yè)為不影響市民正常生活而不斷努力創(chuàng)新的決心，為實現(xiàn)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(xiàn)了電力企業(yè)強烈的社會責任感，增加了企業(yè)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(shù)企業(yè)，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(yè)發(fā)展與管理。

劉新曄（1987，09-），男，助理經(jīng)濟師，電力企業(yè)管理。

葛晨皎（1987，09-），男，助理工程師，電力線路施工。