一種新型安全防護式配電網專用絕緣梯的開發

吳英山

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511500）

0 引言

對于廣大山區及城鎮郊區來說，配電網桿塔設備分布廣泛，特別是戶外柱上自動化開關終端逐漸增多，桿塔高空作業量大幅度增加。桿塔高處設備，特別是當對安裝在2.5 m以上高處位置的設備維護時候，受到位置的限制影響，運維人員站立在桿塔的橫杠上工作，容易站立不穩，工作效率受到嚴重的影響，并存在人身安全風險。該項目開發了1 種新型安全防護式配電網專用絕緣梯，為運維人員提供了可靠的安全保證。

1 問題現狀

絕緣梯是一項重要的電力安全器具，其特點主要有：不導電，外觀新穎，美觀大方；耐腐蝕；重量輕，搬運方便；低吸水率、阻燃性好；高強、輕質、抗沖擊、絕緣性和透磁極佳等。絕緣梯可以分為絕緣單梯、絕緣升降梯、絕緣合梯、絕緣關節梯、絕緣圓管梯、絕緣圓管伸縮梯、軟梯等。現場可以根據不同的實際情況選擇不同的絕緣體。在配電網桿塔高處設備運維過程中，作為常用的作業平臺，絕緣單長梯比較常見。由于絕緣梯立柱表面堅硬光滑，當其斜靠在桿塔上時，由于桿塔架構、設備多為金屬材料制作，表面較為光滑，絕緣梯搭靠在上面很不穩固，容易側滑，對運維人員存在極大的不安全隱患。 當運維人員攀爬梯子過程中身體重心不平衡或站在絕緣梯上工作時稍微用力，梯子就有可能發生側滑[1]。《電力安全工作規程》規定，梯子應堅固完整，有防滑措施；在作業中使用梯子時，應設專人扶持或綁扎牢固[2]。根據該規定，為了防止發生意外，在現場的使用過程中，需要至少由一人專門扶梯，比較耗費人力，并且也存在不安全隱患，如果扶梯人員不注意或者力度不夠，絕緣梯有可能倒下，危及梯子上工作人員的生命安全。如果使用綁扎的方式固定，用繩索將梯子與架構、設備綁牢，耗時較長。同時，由于作業現場梯子可能需要經常移位，綁扎方法大大增加了工作量，需要增加作業人員數量，降低了工作效率。

另一方面，近年來誤登帶電桿塔導致觸電事故頻頻發生，或者是桿塔作業過程突然來電而現場運維人員毫不知覺的情況下繼續工作，身體的伸張小于帶電安全距離而觸電，對人民生命財產的安全造成巨大的威脅。可通過預警實現現場事故的預防,從而提高施工現場安全管理水平[3]。這樣，亟需研發一種近電預警裝置，當作業過程人體及工器具與帶電體距離小于安全距離時候及時發出提醒采取對應措施，防止誤觸及不安全區域。

2 解決方案

2.1 安全帶固定

該設計擬采用安全帶便捷地固定絕緣長梯。安全帶被喻為生命帶，是汽車安全領域最重要的發明之一。它是運用在設備上的安·全件，乘坐飛機等飛行器，或在高空作業與進行技藝表演時，為保證安全所用的帶子。安全帶包括金屬構件、繩等，金屬構件具有足夠的機械強度，安全繩材質具有有較強的耐磨性。安全帶使用方便，安全性能極高，適用各種場合，已成為駕駛員和乘員首要考慮的問題，也是汽車等最重要的性能之一。同時，安全帶也廣泛應用在各種高空作業中，保證著作業人員的生命安全。

在絕緣長梯上采用上下兩端設置安全帶裝置。通過該裝置，可有效確保梯子的穩固性，并且具有極大的便捷性。在大多數情況下，梯子斜靠在桿塔上的時候，安全風險來源主要為上端側翻和下端向外滑。針對上端側翻風險，只需要在桿塔上掛靠牢固；針對下側向外滑倒，可設置安全帶，通過將安全到向桿塔向內的拉力，確保梯子不會向外滑動。如圖1 所示，上安全掛繩將梯子與桿塔連接起來；下安全掛繩通過向桿塔的向內側的牽引力，防止絕緣梯外傾。

具體的實現方法如圖2 及圖3 所示，具備梯角防后滑措施，梯頂具有防傾斜措施。梯子腳下安裝有防滑扣模塊，可以利用自動回縮安全帶，通過纏繞梯子前方的柱子、鋼構可纏繞障礙物等鎖定后，實現防后滑功能。梯子頂部同樣具有梯角的可鎖定自動回縮安全帶模塊，由自動收縮安全帶加固定掛鉤組成，用于給梯子頂部與梯頂附近的桿、橫擔、鋼構等位置進行固定，達到防止梯頂各個方向晃動的可能的作用。

圖1 長梯固定原理示意圖

圖2 長梯固定效果圖

2.2 近電報警

為了進一步提高配電網桿塔高處作業的安全性，設計在絕緣梯上加裝近電報警。目前，通用型電力絕緣梯沒有對靠近帶電設備進行提醒的功能，對作業人員誤登帶電設備或者作業過程中可能與帶電體距離小于安全距離過程，從而導致人身觸電傷害事故。所謂安全距離是指為了保證人身安全，作業人員與不同電位的物體之間所應保持各種最小空氣間隙距離的總稱[4]。具體來說，為了保證人身安全，地電位作業人員與帶電體之間應保持的最小距離叫做最小安全距離。《電力安全工作規程》中對配電線路電壓等級的最小安全距離規定為：人身與帶電體的安全距離為電壓10 kV，距離是0.7 m。為了保證現場作業人員的生命安全和設備長期、安全、穩定地運行，增加1 種近電報警器非常有必要，對配電現場作業人員提供安全警戒，具有非常重大的意義[5]。

經過現場的驗證，絕緣梯上側安裝近電感應智能報警器，可以有效避免高處作業的運維人員觸電風險。如圖3 所示，為了最大限度地保證設備的使用壽命，以及確保近電報警器處于最靈敏的狀態，近電報警器可安裝在絕緣梯的上端A、B 兩側空心管內，確保最接近帶電體，保證監測的靈敏性。以該點為基礎，當帶電位置距離該點超出安全距離時將發起警報聲，提醒運維人員注意。可通過檔位選擇不同的電壓等級，從而確保在該等級電壓工作時候對應的安全距離告警值的準確度。為了確保作業過程的安全，也可以根據實際的需要，對該近電感應報警器對帶電體的距離加入一定的裕度，如10 kV 安全距離0.7 m，考慮作業過程人體的擺動，對帶電體距離1 m 就要發出報警。為了提高近電報警器的壽命，將其放置于絕緣梯頂部管內放置，確保不受到風雨的影響。

圖3 近電報警器安裝位置示意圖

近電報警器可采用監測近電電磁場強度方式，當監測器到電磁場強度在近電區域內，將發出報警信號。其結構包括近電檢測單元、近電運算單元、控制輸出單元和報警單元，如圖4 所示。近電檢測單元主要為近電感應器，并將檢測的量輸入給近電運算單元；近電運算單元主要為將接收到的量與設定的閥值進行比較；執行控制單元輸出執行信號，執行信號可以是聲音（聲覺報警），也可以是警示燈（視覺報警）。

圖4 近電報警器結構示意圖

為了提高絕緣梯感應器的使用范圍，近電報警器能夠根據作業現場設備電壓等級設置相應的報警等級，滿足絕緣梯靠近帶電設備時發出警報聲，從而實現防止作業人員誤登帶電設備的目的。

在實際的使用過程中，當配電網運維人員需要在高壓環境中高處作業時：運維人員持梯進入作業現場前，需要首先打開近電報警系統，根據作業設備的電壓等級，設置近電報警系統的報警等級。該文設計的近電報警裝置，根據配網電壓的實際情況，可以設定380 V、10 kV、35 kV 等電壓等級。當絕緣梯頂部靠近設備構架時，若作業工況小于設置的報警等級的安全距離，則近電報警裝置發出聲音報警，從而警示作業人員。反之，若近電報警裝置沒有發出報警，則說明作業工況近電未超過絕緣等級。

3 結語

該文設計了一種新型安全防護式配電網專用絕緣梯，采用安全帶的方式確保平臺的安全穩固，具有很高的工作效率和安全水平，能夠有效防止工作人員攀爬梯子過程中或站在梯子上作業時發生的側滑，從而造成人身傷害；提出了在絕緣梯頂部設置近電報警裝置的方法，改變了監督不到位、無法對不安全行為實時預警等現狀，對設備帶電安全距離判斷不準確的作業人員起到警示效果，為作業人員是否進入帶電危險區域作業提供了一種非接觸的判斷方式，有效彌補了市場上電力行業高空作業絕緣梯技術缺陷，能起到保護人身安全的作用，改善效果明顯。

一種新型安全防護式配電網專用絕緣梯通過巧妙加裝簡單的安全帶、近電感應器，制作成本低，可量產，性能穩定，各子系統獨立配置，檢修方便，維修成本低，有很大的實用價值和推廣前景。可廣泛應用于配電網各種單梯、伸縮梯。