一種防觸電安全預(yù)警操割工具的研發(fā)及應(yīng)用

摘 要：為解決一線工作人員在正常運(yùn)維和應(yīng)急搶修工作中攜帶工具品類多，整體重，護(hù)管難，工具形狀固定、功能單一，操作使用傳統(tǒng)工具誤碰帶電體易發(fā)生人身觸電的生產(chǎn)事故的問(wèn)題，研發(fā)出一種可以提醒、照明、傳遞信號(hào)且易操作、砍伐和切割的成套多功能工具。實(shí)操結(jié)果表明，該多功能工具可以通過(guò)握持絕緣桿保持操作安全距離，通過(guò)采集電信號(hào)，發(fā)出聲光預(yù)警提醒操作人員注意危險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別;可以通過(guò)更換工具刀頭變成不同種類多功能工具使用來(lái)提高工作效益，降低操作難度。實(shí)踐證明，該多功能工具不僅具有傳統(tǒng)工具的使用和操作功能，且攜帶方便、智能、整體輕，使用時(shí)能確保操作人員不被電傷及。

關(guān)鍵詞：工具;操作切割;功能;特性

中圖分類號(hào)：TM08" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）04-0076-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.04.019

0" " 引言

當(dāng)前，巡視人員對(duì)線路的巡視檢修是高、低壓線路同時(shí)進(jìn)行，需要面對(duì)各種故障工作環(huán)境，同時(shí)攜帶各種品類繁多的傳統(tǒng)工具在山區(qū)野外行走[1]。這些傳統(tǒng)工具多、雜、重且形狀固定，在一些特殊的地理環(huán)境中操作不便，因此線路檢修需要一種多功能操割成套工具來(lái)方便特殊地理環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)操作，避免因使用傳統(tǒng)工具不當(dāng)，操作過(guò)程中誤碰帶電體而發(fā)生觸電的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

針對(duì)上述問(wèn)題，摸索出一種多功能操割工具替代功能單一且多而雜的傳統(tǒng)工具，該多功能操割工具具有傳統(tǒng)工具的使用功能和形狀，能360°全方位旋轉(zhuǎn)操作，對(duì)10～36 kV不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備帶電、漏電發(fā)出聲光預(yù)警，防止操作人員誤碰帶電體[3]。

1" " 工具研發(fā)的安全理念和原則

工具研發(fā)的安全理念：一切事故都可以預(yù)防，不被使用的傳統(tǒng)工具傷及，控制一切風(fēng)險(xiǎn)，消除一切隱患。具體而言，為保障巡視檢修人員使用工具清理樹(shù)障、切割藤蔓、操作設(shè)備、停送電時(shí)不被電氣設(shè)備帶電傷及，提高生產(chǎn)行為安全性，把安全意識(shí)與使用的工具有機(jī)結(jié)合，增強(qiáng)憂患風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，做到居安思危，研發(fā)出一種不存在使用隱患的多功能操割工具，消除檢修人員使用傳統(tǒng)工具誤碰帶電體發(fā)生觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

這種工具研發(fā)設(shè)計(jì)做到了科學(xué)化、專業(yè)化、智能化和精細(xì)化，并使操作者始終保持在安全距離外使用工具進(jìn)行操作，避免了誤碰觸電事故的發(fā)生[4]。

2" " 使用傳統(tǒng)工具誤碰帶電體發(fā)生觸電風(fēng)險(xiǎn)情況分析

（1）電氣設(shè)備因接地電阻增大而帶電;或由于長(zhǎng)時(shí)間使用、設(shè)備老化、維護(hù)不當(dāng)?shù)仍颍O(shè)備絕緣性能下降，發(fā)生觸電。

（2）使用破損或老化的絕緣傳統(tǒng)工具，誤碰帶電體時(shí)引發(fā)觸電風(fēng)險(xiǎn)。

（3）未能正確識(shí)別巡視線路的帶電體和非帶電體，導(dǎo)致觸電風(fēng)險(xiǎn)。

（4）濕度大、高溫或灰塵較多的環(huán)境中，設(shè)備和工具的絕緣性能可能降低，增加觸電風(fēng)險(xiǎn)。

（5）沒(méi)有嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，操作人員安全意識(shí)不足。

（6）砍伐清理巡視線路上的樹(shù)枝、藤蔓，樹(shù)枝、藤蔓碰到帶電體帶電，導(dǎo)致觸電。

3" " 工具的設(shè)計(jì)思路

為避免使用傳統(tǒng)工具誤碰帶電體發(fā)生觸電風(fēng)險(xiǎn)，把經(jīng)常在線路上使用到的各類刀、鋸、斧、爪、鐮刀、10 kV拉閘桿、高低壓驗(yàn)電器、照明等傳統(tǒng)工具進(jìn)行整合，成為一套智能工具，方便攜帶。該智能工具不僅具有傳統(tǒng)工具的應(yīng)用和操作功能，同時(shí)還把形狀固定的傳統(tǒng)工具變成活動(dòng)旋轉(zhuǎn)的智能工具，并安裝防觸電聲光預(yù)警裝置，這樣就避免了使用傳統(tǒng)工具操作時(shí)誤碰帶電體發(fā)生觸電的危險(xiǎn)[5]。

4" " 操割工具的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理

該多功能操割工具總裝圖如圖1所示，由頭部機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、預(yù)警機(jī)構(gòu)、持握機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其中頭部機(jī)構(gòu)由彎口刀、爪刀、拉閘桿頭、鋸刀組成，通過(guò)頭部機(jī)構(gòu)刀頭絲口與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝塊絲口連接，得到不同形狀的工具，如鐮刀、柴刀、鋸、斧頭、鋤頭、高壓拉閘桿、10 kV絕緣棒等，這些工具在電力行業(yè)的用途是清理線路走廊中的樹(shù)木，切割纏繞在電桿、拉線、變壓器臺(tái)架上的藤蔓和枯枝樹(shù)葉，進(jìn)行停送電操作，這類工具品類多，每件刀、鋸、高壓拉閘桿等都帶有絕緣桿、手柄，如表1所示。

由表1可知，傳統(tǒng)工具組成數(shù)量合計(jì)數(shù)是16，操割工具組成數(shù)量合計(jì)數(shù)是5，多出了11套，包括絕緣桿、手柄、鐮刀、柴刀、斧頭等，這些工具需要品類繁多的絕緣桿、手柄和刀鋸，而在操作中這些絕緣桿、手柄實(shí)際只需要一套，其余的攜帶顯得多余，為此通過(guò)采取替換絕緣桿、手柄的方式，取各類工具頭部機(jī)構(gòu)的刀鋸頭與一套握持機(jī)構(gòu)組合，就能得到不同類型的工具，減少攜帶工具的重量和品類。

4.1" " 頭部機(jī)構(gòu)

頭部機(jī)構(gòu)由金屬材料制成，配備四種刀鋸頭，即彎口刀、爪刀、鋸刀、拉閘桿頭。通過(guò)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝塊連接，調(diào)整限位開(kāi)關(guān)的方向，即可獲得十幾種品類的工具。在操作中，選擇不同的刀鋸頭與安裝塊連接，得到想要的操作工具，然后通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的后續(xù)部件——棘輪、限位開(kāi)關(guān)、換向軸調(diào)整能使彎口刀變成鐮刀、柴刀、斧頭形式使用，鋸刀變成直鋸或橫鋸、斜鋸形式使用，爪刀變成橫爪、豎爪、斜爪形式使用，拉閘桿頭變成直、橫、斜等桿頭使用，如圖2所示。

4.2" " 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是連接固定彎口刀、爪刀、鋸刀、拉閘桿頭的機(jī)構(gòu)，起到調(diào)整彎口刀、爪刀、鋸刀、拉閘桿頭朝向/轉(zhuǎn)向和刀頭的固定作用，包括安全頭、安全頭上的兩個(gè)承載架以及承載部件上的換向部件，即棘輪、限位開(kāi)關(guān)、安裝塊、換向軸等，棘輪帶動(dòng)換向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，換向軸又與安裝塊連接。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也由金屬體做成，能采集和傳送頭部機(jī)構(gòu)感應(yīng)、接觸到的電信號(hào)，傳給預(yù)警機(jī)構(gòu)，其中安全頭內(nèi)設(shè)有內(nèi)絲口連接預(yù)警機(jī)構(gòu)，如圖2所示。

4.3" " 預(yù)警機(jī)構(gòu)

4.3.1" " 預(yù)警機(jī)構(gòu)作用

預(yù)警機(jī)構(gòu)的作用是保護(hù)巡視人員使用工具時(shí)不被電氣設(shè)備帶電傷及，裝在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)下，使得應(yīng)用的每種工具都具有聲光預(yù)警提醒功能，幫助操作人員在巡視的每基電桿、臺(tái)區(qū)處進(jìn)行樹(shù)障砍伐、藤蔓切割、停送電操作時(shí)都能時(shí)刻采集到線路帶電情況，保護(hù)操作人員的安全。

4.3.2" " 預(yù)警機(jī)構(gòu)構(gòu)成

如圖3所示，預(yù)警機(jī)構(gòu)主要由電路板、指示燈、聲音報(bào)警器組成，其中電路板負(fù)責(zé)接收頭部機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)自接觸點(diǎn)的電壓信號(hào)，并通過(guò)指示燈和聲音報(bào)警器向操作人員傳遞有關(guān)設(shè)備帶電狀態(tài)的信息。電路板上設(shè)有信號(hào)傳輸電路，用于將檢測(cè)到的電壓信號(hào)傳輸?shù)街甘緹艉吐曇魣?bào)警器，指示燈和聲音報(bào)警器根據(jù)接收到的信號(hào)向操作人員傳遞有關(guān)設(shè)備帶電狀態(tài)的信息。電路板上設(shè)有過(guò)壓保護(hù)電路，當(dāng)檢測(cè)到的電壓超過(guò)安全范圍時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，防止觸電事故的發(fā)生。指示燈的顏色通常為紅色和白色，表示設(shè)備帶電狀態(tài)用紅色，信號(hào)、照明指示燈采用白色。而聲音報(bào)警器通常采用微型揚(yáng)聲器，即蜂鳴器，蜂鳴器具有體積小、重量輕、聲音清晰等優(yōu)點(diǎn)。

4.4" " 持握機(jī)構(gòu)

通過(guò)選用具有良好絕緣性能的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣絕緣，通常采用玻璃纖維、復(fù)合材料等，這些材料絕緣強(qiáng)度、耐電弧性能和機(jī)械強(qiáng)度高。防滑手柄和防雨罩采用橡膠制成，桿身為圓柱形，采用絲口連接方式，能提供良好的持握感和絕緣性能。如圖4所示，持握機(jī)構(gòu)整體由絕緣桿、防雨罩、絕緣防滑手柄、絕緣桿尾內(nèi)藏收納盒組成，其中絕緣桿由三節(jié)或多節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)1.3～1.5 m，起到保持工具的操作安全距離和短時(shí)間對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行操作或測(cè)量的絕緣工具的作用。除絕緣桿頭節(jié)和尾端節(jié)外，絕緣桿其中一節(jié)有一個(gè)長(zhǎng)25 cm左右的多層防雨罩來(lái)提高絕緣性能，確保絕緣桿在陰雨天氣也能安全使用。收納盒的作用是收納小號(hào)的彎口刀、爪刀、鋸刀和電池。絕緣防滑手柄用于防止手心盜汗而拿捏不穩(wěn)光滑的絕緣桿。

持握機(jī)構(gòu)要根據(jù)人手掌大小來(lái)設(shè)計(jì)，不能做得太粗大;頭部機(jī)構(gòu)刀鋸不能做得太小，小了使用不方便，因此設(shè)計(jì)一大、一小兩套刀鋸，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。

5" " 工具的操作方法和功能

5.1" " 當(dāng)驗(yàn)電器用

握住操割工具的絕緣防滑手柄，將操割工具的拉閘桿頭置于被測(cè)高低壓電氣設(shè)備的接觸點(diǎn)附近，確保接觸點(diǎn)能夠接觸到拉閘桿頭，觀察驗(yàn)電器的指示燈和聲音提示。根據(jù)預(yù)警機(jī)構(gòu)的指示燈和聲音提示，判斷被測(cè)高壓電氣設(shè)備是否帶電。

5.2" " 預(yù)警提醒功能

選擇四種頭部機(jī)構(gòu)中的一種與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和絕緣桿連接，得到一種使用工具，使用時(shí)握住操割工具的絕緣防滑手柄，當(dāng)頭部機(jī)構(gòu)接觸到帶電物體，達(dá)到設(shè)定的最低預(yù)警啟動(dòng)電壓時(shí)，預(yù)警機(jī)構(gòu)發(fā)出紅燈閃爍提示和聲光提示，提醒操作者注意線路設(shè)備或樹(shù)木藤草帶電，不要靠近帶電體。

5.3" " 當(dāng)10 kV拉閘桿用

把拉閘桿頭與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、預(yù)警機(jī)構(gòu)和持握機(jī)構(gòu)連接，得到一種能預(yù)警提醒、用于操作高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的工具，該工具能360°全方位變換位置。在操作時(shí)要穿戴個(gè)人防護(hù)裝備，如絕緣手套、絕緣鞋、護(hù)目鏡等，以確保安全。用一只手握住絕緣桿的絕緣防滑手柄，確保持握舒適且穩(wěn)固，根據(jù)實(shí)際需要將拉閘桿頭插入開(kāi)關(guān)設(shè)備的連接裝置中（要是插入的開(kāi)關(guān)設(shè)備帶電，預(yù)警機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)出聲光預(yù)警），然后用力向自己拉動(dòng)拉閘桿，使開(kāi)關(guān)設(shè)備從合閘狀態(tài)切換到拉閘狀態(tài)（預(yù)警機(jī)構(gòu)沒(méi)電不發(fā)出聲光預(yù)警）。

5.4" " 當(dāng)?shù)丁彙⒐础⒏摇㈢牭丁⒉竦队?/p>

選擇彎口刀、爪刀、鋸刀中的一種與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、預(yù)警機(jī)構(gòu)和持握機(jī)構(gòu)連接，得到刀、鋸、勾、耙、鐮刀、柴刀等工具，用于砍、伐、鋸樹(shù)木，切、割、勾、拉藤蔓和鋸金屬等，具有傳統(tǒng)工具的使用特性，并能對(duì)接觸到的帶電體發(fā)出聲光預(yù)警，提醒操作者注意安全，保持安全距離。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和持握機(jī)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以得到不同類型的工具，即把固定形態(tài)的工具變成不同形態(tài)的工具。

5.5" " 傳遞信息和照明

接上預(yù)警機(jī)構(gòu)和持握機(jī)構(gòu)的絕緣桿，根據(jù)地形、草木林和山石的高度，按下信號(hào)按鈕，手握絕緣桿的絕緣防滑手柄并高舉發(fā)出信號(hào)，盡量避免林草地、山坡的遮擋，工作人員根據(jù)發(fā)出的信號(hào)，可以判斷人員所在位置，并根據(jù)燈光發(fā)出的閃爍情況，辨別傳遞的內(nèi)容。再按下信號(hào)按鈕，LED燈亮，可作為臨時(shí)補(bǔ)助照明，或用于在夜間查看高處設(shè)備，不受照明燈反射光的影響。它的主要作用是傳遞信息、輔助照明。

6" " 防觸電安全預(yù)警操割工具效益

6.1" " 預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)效益

從各種替代產(chǎn)品價(jià)值核算，該防觸電安全預(yù)警操割工具能代替多種工具使用，按每種工具平均400元左右，取5種工具，按照每個(gè)局8個(gè)班組，每個(gè)班組配置4組，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)5×400×8×4=64 000元。且該工具各部件均可更換，減輕了單位購(gòu)置工具的負(fù)擔(dān)。

6.2" " 項(xiàng)目應(yīng)用及推廣轉(zhuǎn)化

該工具為一線生產(chǎn)必需品，除電網(wǎng)企業(yè)外，多個(gè)領(lǐng)域均可使用，覆蓋面廣，使用頻繁，是一種剛需產(chǎn)品。且目前已面向局生產(chǎn)一線，研發(fā)了一組工具投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，起到了很好的效果，具有很強(qiáng)的可推廣性。

6.3" " 預(yù)計(jì)社會(huì)效益

能對(duì)操作人員的人身安全起到保護(hù)作用，提醒操作人員在操作時(shí)注意人身安全，且減少工具采購(gòu)成本，提高工作效率。

7" " 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在線路巡視、檢修、樹(shù)木砍伐切割中會(huì)應(yīng)用到多種工具，這些傳統(tǒng)的工具很多都不具備驗(yàn)電、提醒功能，并且很多工具都只能用在同等電壓等級(jí)中，不能高低壓線路通用，因此通用性不好，同時(shí)這些傳統(tǒng)的工具不能對(duì)線路突發(fā)性帶電、感應(yīng)來(lái)電、漏電發(fā)出聲光預(yù)警提醒，導(dǎo)致巡視檢修消缺過(guò)程中容易發(fā)生各種意外事故，給檢修巡視人員的生命安全帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。據(jù)此提出一種防觸電安全預(yù)警操割工具（專利申請(qǐng)?zhí)朇N202310581234.9），并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，經(jīng)應(yīng)用，該工具不僅擁有良好的通用性，還能幫助巡視人員認(rèn)清巡視線路是否帶電，巡視工作區(qū)域是否安全，面對(duì)突發(fā)情況及時(shí)進(jìn)行各種提醒，可有效預(yù)防觸電事故的發(fā)生。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 姚福申，應(yīng)高亮.配電線路工基本技能[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2018.

[2] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理體系（2017年版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2017.

[3] 劉星志，唐仁杰，賴世江，等.一種便攜式樹(shù)障清理的組合工具設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2020，49（5）：46-47.

[4] 農(nóng)村低壓電氣安全工作規(guī)程：DL 477—1992[S].

[5] 凌松，俞飛，馮玉.10 kV架空配電線路帶電清障裝置設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù)，2019（11）：61-62.

收稿日期：2023-10-18

作者簡(jiǎn)介：宋順平（1975—），男，貴州羅甸人，助理工程師，從事配網(wǎng)線路連接技術(shù)及金具和設(shè)備創(chuàng)新工作。