絕緣梯支撐腿的研制

胡文華+楊濤+唐旭東

摘 要：隨著我國新建特高壓變電站的逐漸增多，電壓等級逐步提升，設備安裝點離地面距離越來越高，而在登絕緣梯進行設備安裝調試時，經常發生滑倒事件造成人員和設備的傷害。文章依托錫盟±800千伏換流站工程，研制出一種絕緣梯安全腿，提高施工作業的安全性。

關鍵詞：絕緣梯；支撐腿；防滑倒

中圖分類號：U224 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0001-02

Abstract： With the increasing number of new UHV substations and the gradual upgrading of voltage， the installation point of the equipment is getting higher and higher from the ground， while the installation and commissioning of the equipment is carried out on the insulation ladder. Frequent slip incidents cause injuries to personnel and equipment. Based on the Ximeng ±800kV converter station project， a kind of safety leg of insulation ladder is developed to improve the safety of construction operation.

Keywords： insulation ladder； support leg； anti-slip down

引言

錫盟換流站由于溫度極低，地面結冰濕滑，急需解決登梯摔倒事件發生。而目前使用普通絕緣單梯進行登梯作業時，一般采用將梯子頂部用繩子固定于所靠物體，或者在梯子腿部設置阻擋物等方法，用以保證梯子不滑倒。但根據調查，這些方法并不能有效防止絕緣梯在濕滑地面上的滑倒事件。為了保障現場作業的正常開展，并有效保障作業人員安全。經過現場人員的技術攻關，通過科學分析與設計，研制出絕緣梯支撐腿，成功解決了因地面濕滑導致絕緣梯滑倒的難題，提高絕緣梯的安全性。使用具有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯后，登梯摔倒事件發生幾率大幅降低，作業人員的安全得到了有效保障。

1 絕緣梯支撐腿的設計目標

根據統計分析，發生絕緣梯滑倒事件的原因主要有絕緣梯與地面角度不滿足要求、絕緣梯所倚靠物體不牢靠、地面過于濕滑造成梯子后滑、使用破損嚴重的絕緣梯等，其中地面濕滑造成梯子后滑所占比例最大。本文所述內容主要解決因地面濕滑導致絕緣梯后滑問題從而降低絕緣梯引發事件概率。

在找到了絕緣梯滑倒事件的主要原因后，圍繞著主要原因提出了3條解決方案，最終選擇了最簡單方便有效的方案，使得地面濕滑造成滑到事件的幾率降低，并制造出一種登梯作業安全可靠、原理簡單、使用方便、外觀精致、制造成本低的絕緣梯。

2 絕緣梯滑倒因素的分析

針對普通絕緣單梯，我們進行理論分析。一架單梯，自重為G，長為L，斜倚在支架或墻面上，單梯與地面間靜摩擦因數為u，單梯與地面夾角為θ。假設人質量為m，距底端x。平衡時水平方向地面對單梯的靜作用力f隨x增大而增大，豎直方N=G+mg。地面對單梯提供的最大靜摩擦力f=N=u（G+mg）是恒定的。（見圖1）

由以上分析可知，當x比較小時單梯可能是很安全的，此時f1

3 絕緣梯的研制與實施

3.1 防滑絕緣梯設計方案的選擇

通過以上絕緣梯滑倒因素的分析，我們考慮過三種方案：絕緣梯頂部設置抱箍、絕緣梯底部設置防滑墊木、絕緣梯底部設置支撐腿。

絕緣梯頂部設置抱箍方案安全可靠性強，操作簡單，不改變絕緣梯原始結構，加工制作簡單，成本低但是僅局限用于圓柱形倚靠點，使用局限性太大，不適用于錫盟眾多類型的登梯作業；絕緣梯底部設置防滑墊木方案加工制作簡單，成本低，適用范圍廣，但該方案安全可靠性一般，搬運移動不便。在現有絕緣梯上設置支撐腿，制作簡單、費用低，安全可靠性強，易操作、易移動，穩定性好，適用范圍廣。最終選擇了第三種在現有絕緣梯上設置支撐腿的方式。

3.2 支撐腿材質選擇

考慮其安全性、適用性和強度要求，我們要求絕緣梯支撐腿應符合：絕緣材料密度≥1.95g/cm3；絕緣材料的吸水率<0.40%；材料抗拉強度>350Mpa；材料表面硬度50（巴氏）；絕緣材料表面耐壓>12kV（r.m.s）；設計負載>1500N絕緣部件表面應光滑、無氣泡、皺紋或開裂，無明顯的擦傷和過熱痕跡，顏色為本色。根據上述條件，我們選擇了鋼材、高強度鋁合金與絕緣梯主體部分同種材質的玻璃纖維、木材進行優劣對比選材。

3.3 支撐腿開度設置

根據電力安全工作規程規定，絕緣梯與地面夾角宜為60°，保證絕緣梯腿和支撐腿同時落地，支撐腿張開角度應設置為60°，支撐腿與絕緣梯間應具有堅固且能限制開度的拉鏈。當支撐腿與絕緣梯同時觸地時，支撐腿開度為60°，支撐腿長度與絕緣梯固定點至底腳的長度一致。因此，在使用帶支撐腿絕緣梯時，通過觀察絕緣梯梯腿和支撐腿是否同時落地來判斷絕緣梯放置角度是否符合要求。

3.4 連接處設計

連接處主要利用絕緣梯本身的結構，盡量不增加或是大面積破壞其本身的結構，利用柔性鋼材彎制成連接件，緊密包裹在絕緣梯表面，并通過鉚釘將連接件固定，使絕緣梯和支撐腿的連接可靠。

在連接處下方增設連接鉸鏈，限制開度。在鉸鏈最大處正好使得絕緣梯支撐腿與絕緣梯主體結構形成60°夾角。形成穩定結構，保障登梯人員安全。

同時在絕緣梯橫擔處，利用柔性鋼材彎制的三角形構件對絕緣梯橫擔進行結構增強，充分緩解了因增加絕緣梯支撐腿導致的絕緣梯強度不足的問題。

3.5 支撐腿高度設置

當人員沿絕緣梯向上移動時，支撐腿越長安全性越高；而根據絕緣梯支撐腿最大開度為60°，支撐腿長度不得大于絕緣梯長度的一半，當支撐腿設置為絕緣梯的1/2時，安全穩定性較高，但是增加了原絕緣梯重量的一半，給搬運帶來麻煩，當設置較低位置時，人員登梯高度為L1+L2所受重力和絕緣梯自重為G，此時f1幾乎為零，因此為保證絕緣梯不滑動f2*L1*cos60°>G*L2*sin60°，在絕緣梯f2一定時，力矩應盡可能大。

經過上述受力分析后，綜合考慮本絕緣梯重量和絕緣體最大承重力矩要求設置高度選為0.5m～0.7m。

支撐腿的設置不僅解決了地面濕滑造成絕緣梯滑倒問題，還有效地避免了因擺放角度不正確引發的事件，從而進一步降低了絕緣梯引起的事件率。

本支撐腿安裝在梯子上可有效增強絕緣梯的穩固性，保障了作業時的安全性，充分發揮了支撐腿的重要作用，簡單方便快捷的操作方法不但省時省力更是避免梯子在登高作業時發生傾、滑的危險，給予高空作業人員安全保障，極大地提高了安全系數，保證了作業安全措施的有效落實。

4 現場關于帶有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯的應用

帶有絕緣梯支撐腿的新式絕緣梯制作完成后，廣泛地應用于錫盟換流站工程施工現場各隔離開關、避雷器、電抗器等設備的安裝調試作業，經過實踐檢驗，大幅降低了登梯滑倒事件發生的幾率。有效地提高了施工效率，推進了施工進度，實現了環境對施工作業影響的最小化，取得了很好的經濟效益。

5 結束語

本文從錫盟換流站工作現場的實際需求出發，以安全便利簡單為原則，基于現有絕緣梯的結構，研制出的帶有支撐腿的絕緣梯，成功地降低了絕緣梯因地面濕滑應發事件的概率，提高了登高作業的安全性。而且該絕緣梯制作簡易，可在普通絕緣梯的基礎上進行改造，本項研究成果為高寒濕滑地區的登高作業的絕緣梯選用增添了更加有力的選項，值得在同類工程中推廣與應用。

參考文獻：

[1]曹法明，李琛.關于防滑絕緣梯的研制與應用[J].供電企業管理，2013（1）：47-47.endprint