帶電作業可單人安裝的桿上擋板的研究分析

國網咸陽供電公司 劉 歡 辛 龍 余 楊 王 磊

配電網是直接面向用戶的電力網，是服務于人民生計的重要基礎設施。隨著我國經濟和科技的發展，全社會對電力的需求不斷增加，確保配電網安全可靠運行變得越來越重要。帶電作業是提高供電安全性的重要手段。配電網在現場運行方面有著悠久的傳統。二十世紀初，美國在配電網中使用電絕緣棒；20世紀60年代，EDF 對中低壓配電網進行了帶電運行試驗，并發布了配電網帶電運行規程；20世紀80年代，日本對低壓配電網進行了帶電旁路操作。隨著配電網可靠性要求的不斷提高，我國研究人員對配電網帶電作業進行了各種研究[1]。

由于防雷要求，通常設置在到達開關上，防雷裝置的定期更換和故障后的維護也是日常配電網帶電維護中隔離包運行方式的例行項目，使用橋接管和隔離鎖定桿。然后在避雷針處拆除桿頭，拆除后用屏障條固定，用絕緣布覆蓋更多的零件和設備，并用絕緣條手動控制電纜的位置。

這種模式有一些缺點：工作步驟復雜，保溫板覆蓋的構件較多，整個工程耗時較長，增加了總運行時間，降低了運行效率，增加了運行風險；在操作過程中，帶鎖桿的人員使用絕緣罩覆蓋操作區域內所有裝載和接地的物體，從而提高項目的安全風險。為了使這種操作模式更加舒適和高效，有必要開發一種新的避雷控制工具，用于電壓傳導替換開關的水平負載。

絕緣擋板是保護檢修人員的一道重要的安全屏障，在配網業擴工程間接作業法安裝分支橫擔中應用十分廣泛。本文針對傳統10kV 絕緣擋板在使用過程中出現的裝設不良狀況，對絕緣擋板的掛鉤結構、伸展結構以及固定裝置進行重新設計。設計的多功能絕緣擋板操作靈活、安裝方便，滿足帶電作業操作規范的要求，能提高作業效率，減少工具使用數量。

1 配電帶電作業基本方法與方式

1.1 配電帶電作業基本方法

1.1.1 絕緣桿作業法

其屬于間接操作方法，絕緣主要是絕緣和二次絕緣，主絕緣主要靠絕緣工具，輔助絕緣主要靠個人絕緣防護裝備。如果操作者在地板上使用絕緣棒，則是地板電位。操作者使用桿上裝置，將安全帶置于操作位置時，操作者與帶電體之間的距離為安全距離，以保證操作者可使用桿長絕緣后再使用絕緣操作桿進行相關操作。

在電桿上作業時，操作者難免會與電桿發生電接觸。此時操作人員所穿的絕緣鞋將起不到絕緣和保護作用，目前業界通常以地電位狀態看待，操作人員帶電作業，操作人員隔離有時需借助隔離裝置平臺或絕緣斗臂，此時操作者電位高于大地，低于帶電導體，操作者被認為是平均電位。如果操作范圍較小，為保證操作人員的安全，操作人員必須穿戴個人絕緣防護用品，并使用絕緣屏蔽設備覆蓋電氣體[2]。

為確保隔離人員操作程序的安全，需要以下框架條件：工具的絕緣性能應符合要求；空域應符合為確保在電壓下運行的安全而制定的最低要求；隔離控制人員是操作員直接接觸裝載梯子的唯一方式。為確保操作人員安全，控制人員的最短有效隔離長度應滿足相應電壓等級的要求。

1.1.2 絕緣手套作業法

指操作人員戴絕緣手套以便直接接觸電源線或其他導電裝置、在電壓下操作的方法。這是直接操作方法的一部分，員工可在地面或保溫農場平臺上工作。為確保操作人員安全，在直接操作方法中使用了一套完整的個人防護設備，操作人員在此工作時須佩戴隔離保護裝置。此時，隔離平臺或隔離手推車作為隔離作業的主要人員，輔助隔離主要依靠絕緣手套等個人防護裝備，操作員的電位位于地球電位和人體電位之間，可將其視為中間電位。絕緣車輛或平臺的絕緣性能決定了流經人體的電流大小。

絕緣手套作業法需要注意：此方法作業時作業人員所處電位處較高，因此與地電位及其他相線路間需保持規定的安全距離，防止誤觸誤碰，威脅生命安全；作業時作業人員與地面作業人員或處在其他相電位的作業人員人員間嚴禁直接傳遞金屬工具及相關材料。

1.1.3 綜合不停電作業法

是指旁路系統在工作區內跨越電線，在整個工作區內臨時供電并隔離工作區內電線，這種作業方法對運營商的專業素質和工具提出了更高的要求。10kV 配電網的穩定可靠運行直接關系到用戶的用電體驗，因此10kV 輸電線的帶電運行可顯著改善能源供應公司在公司核心的形象，但常規配電線路的帶電運行將不可避免地影響居民的電力體驗。旁路方式可保證不間斷供電，還可顯著提高帶電運行的安全性。

1.1.4 機器人作業方法

機器人現場操作方法起源于國外。20世紀80年代全世界開始研究實戰機器人。機器人作業方法僅保證了員工的人身安全、降低了工人的工作強度，而且提高了工作效率。國內1999年開始開發一種實時操作機器人，2002年成功研制第一代實戰機器人。經過20年的發展，第四代人工智能實戰機器人在天津濱海新區成功研制完成，性能滿足要求，已全面投入配電網運行。

到目前為止，中國國家電網公司運營的現場操作機器人有三種，包括來自雙層獨立人工智能配電網的現場操作機器人、用于人工智能的單臂人機協同分配網絡和單臂獨立IT 分配網絡的實時操作機器人。配電網采用帶電作業機器人，有效保障電網安全穩定運行，有效防范運行中的人身安全風險。機器人操作可先完成，大大降低了操作者的工作強度，同時保證了操作者與高壓電場之間的較大距離，減少了電磁輻射對操作者的影響[3]。

1.2 配電帶電作業基本方式

配電網的動力運行可根據工具和操作的不同動力形式進行劃分，可分為支撐、拉動、夾緊和提升四種形式。支路：是利用絕緣工具將電線和其他帶電體支撐在剛性絕緣棒上，并將帶電體固定在工作位置；圖紙：軟絕緣工具，如絕緣繩和滑動組，通常用于將電線拉到一邊或其他方面，以增加帶電操作的安全距離，方便操作人員操作；固定式：沿帶電體原受力方向牽引，增加帶電作業安全距離，方便操作人員操作。

2 絕緣擋板設計要求

在10kV 配電線路施工中，通常會出現三種情況：由于上部水平負荷與下部停電設備之間的垂直距離＜0.4m，小于絕緣鉤的限制長度（轉換后為0.45m），因此不能暫停，并強制上部線路停電運行；由于周圍設備復雜，空間密集，隔離墻未打開，懸掛不規范，甚至操作員與負載體之間的安全距離＜0.4m；在隔音墻安裝過程中，系外殼繩索時應戴上絕緣手套。手指不靈活、費時費力，不確定是否要取下絕緣手套。

以上情況分析，結合保溫板的使用環境和安全工具的設計要求，要求保溫板的施工滿足以下要求：技術要求。絕緣工具的設計、制造和測試必須符合帶電操作的10kV 標準，具有足夠的機械強度和耐腐蝕性，絕緣材料的絕緣電阻為700兆歐；外觀要求。表面處理工藝應符合要求警告顏色的安全工具的要求；功能要求。滿足安全規程要求，具有操作靈活性和安裝舒適性。適合帶電作業，提高作業效率，減少工具數量。

3 多功能絕緣擋板設計方案

3.1 可伸縮式掛鉤設計

產品設計為可拉伸式的絕緣掛鉤，其舒卷范圍限制在0.3～0.6m，通過調整上橫擔和下停電設備間的距離調整掛鉤長度，并按照電纜絕緣測桿原理產品設計制成彈簧銷型調節掛鉤，其絕緣部分以每30cm 為節，并設有一個自動彈出的減振彈簧銷，共二節。實際應用時按照所需要長度，調整掛鉤的節長如圖1所示。

圖1 彈簧銷

為實現伸縮裝置，在其延伸區域內能夠緊固在任何長度部位，可設計一個旋轉鎖緊裝置，該裝置分成二節，內置了一個凸輪，可利用轉動凸輪緊固在調整管內部.該鎖緊裝置可緊固在調整管任意一個部位，以便于實現任意調整管掛鉤長度.利用反轉凸輪就可解除鎖緊，如圖2所示。

圖2 凸輪及鎖定裝置設計圖

3.2 可伸展擋板的設計

絕緣擋板材質聚砜樹脂擋板，并具備適當的機械強度和耐腐蝕，絕緣材質的絕緣阻力≥七百兆歐，滿足10kV 的帶電作業絕緣條件，絕緣擋板表層涂上黃褐警示色，并作了拋光熱加工，單元模塊擋板規格重量小于10公斤。為滿足不同的工作空間，產品設計了能夠調整擴展尺寸的擋板，能夠按照作業點空隙的多少調整擋板的擴展寬度。

充分考慮到擋板的絕緣性能特點，本文制造時選用絕緣材質設計制作的擋板擴展架構，摒棄了利用傳統金屬轉臂。關于可推拉型折折翼設計，主要包括母板和子板二片，母版二端還可用絕緣材質制成的推拉導軌，作為子板推拉和定位用。使用時，技術人員只能按照具體空隙大小通過絕緣棒或推拉子板調整擋板的遮蔽覆蓋面，推拉型反折翼設計圖見圖3。

圖3 推拉式折疊翼設計圖

3.3 對接固定裝置設計

雙層連接裝置的設計完全代替了傳統絕緣周圍的桿件，動作靈活簡單，可確保二個絕緣板銜接的緊密安全。二板的連接固定方式主要靠防撞柱，而安全帶由鎖芯和鎖緊環構成，分別設在二個主板上。連接兩個面板后，僅在手指插入閉合芯的情況下插入閉合環。對接的保險渠道建設示意圖見圖4。鎖式保險扣采用了絕緣材料設計，以確保二個絕緣板安全銜接的需要，從而提高了絕緣要求和物理強度。

圖4 對接保險扣設計圖

綜上，本文設計的多功能絕緣擋板在功能、光學等方面均滿足電氣安全工具的要求。本文設計的旋轉鎖鉤在裝配過程中無需斷電。推挽式折疊翼結構的設計能充分保證對保溫墻體的屏蔽面積，并使得保溫墻體在懸掛過程中的伸縮設置在同一安全間距水平，從而有效克服了周圍設備的問題，使周圍空氣更加密集，甚至使作業人員和帶電體間的安全間距＜0.4m。設置聲屏障時，鎖緊安全帶扣，無須佩帶絕緣手套，動作更為靈巧、方便、安全。

多功能保溫玻璃的應用有效地提升了效率，提高了工作的安全與可靠性，改變了傳統保溫玻璃裝配時的不標準化狀況。隨著新絕緣材料的大量問世以及生產工藝的不斷進步，多功能絕緣板的生產工藝也變得越來越復雜、完美、舒適，操作速度也越來越快。多功能隔離墻也有望作為10kV 配電網帶電運行中安全儀表的標準，并進行廣告和使用。