输电线路铁塔防坠装置的研制

郑爽

【摘 要】在架空输电线路运维与检修工作中，高空作业必不可少，如攀登杆塔作业及在线路上进行检修工作等，根据不同的作业环境及作业方法可采取不同防坠措施。本文针对输电线路铁塔塔型，对于在上、下塔的过程中如何保护作业人员的人身安全方面提出了一种新型的防坠装置。

【关键词】输电线路;上下塔;防坠

0引言

输电线路高空作业，主要分为塔上作业和线路上作业，而无论是塔上还是线路上，均需作业人员通过攀登杆塔到达作业地点，根据中国人民共和国电力行业标准《电力高处防坠器》（DL/T 1147-2018）规定，在离地面（坠落高度基准面）2m及以上的杆塔、架构或设备上进行的工作，称之为高处作业[1]。

《电力安全工作规程（线路部分）》规定：“作业人员攀登杆塔、杆塔上转位及杆塔上作业时，手扶的构件应牢固，不准失去安全保护[2]”、“在杆塔上作业时，应使用有后备保护绳或速差自锁器的双控背带式安全带，当后备保护绳超过3m时，应使用缓冲器。安全带和后备保护绳应分别挂在杆塔不同部位的牢固构件上[2]”、“钢管杆塔、30m以上杆塔和220kV及以上线路杆塔宜设置作业人员上下杆塔和杆塔上水平移动的防坠安全保护装置[2]”。以上为电力系统输电专业对作业人员在高空作业时的安全防坠要求和相关规定，而在实际工作中，由于输电线路杆塔在设计施工时，并未大面积普及上下塔防坠装置，因而作业人员往往是在无保护的状态下登塔和下塔，等到达作业位置后再利用安全带和后备保护绳进行防坠保护。

1.传统输电线路防坠措施

导轨式防坠装置，是架空输电线路中最常见的防坠措施，其主要的构成部件为：导轨、方向转换装置、安全绳、固定部件及连接附属外加防坠器。其中导轨采用固定安装方式，而防坠器和安全绳由作业人员随身携带，使用时防坠器通过安全绳与作业人员的安全带相连接，人员一旦发生意外，防坠器将发挥作用将作业人员锁止在导轨上，从而保障作业人员的人身安全。

导轨式防坠装置的设计及施工、安装工作需主要靠生产厂家来完成，各厂家防坠装置型式、规格不统一[3]，易导致后期使用时作业人员需带多种防坠器的问题，给作业人员带来额外的负担和安全隐患;此外导轨式防坠装置质量较大、配件多，安装工作量大、成本高，这直接阻碍了该类型防坠装置的进一步推广;另外，导轨式防坠装置的导轨、方向转换装置由于设计、生产或是长期运行后容易出现锈蚀、卡涩等不良现象[3]。

2.设计要求

（1）防坠装置及其安装附件正常寿命不小于杆塔设计寿命，防坠器（自锁器）寿命不少于3年;

（2）防坠器质量不宜大于3kg;

（3）人员坠落时，作用于人体的冲击力不得超过6kN;

（4）人员坠落距离不得大于1.6m，防坠器锁止距离不大于0.2m;

（5）防坠器与导轨锁止静荷载不小于15kN，安全带破坏荷载不应小于22kN，长度不大于0.6m;

（6）导轨/索道末端应设置防脱出装置;

（7）防坠器在雨、霜、冷、热、油、尘等条件下应能正常工作，在冰、雪条件下应能采取除冰雪措施以确保安全;

（8）防坠装置应通过100kg的质量荷载冲击试验、15kN的静荷载试验、各种工况下5kg荷载并重复1000次的可靠性试验。

3.技术方案及结构说明

3.1技术方案

本文所述输电线路铁塔防坠装置是钢绞线式防坠装置的一种，具体技术方案是：在架空输电线路铁塔攀爬路径的主材上、下端各设置一个固定装置，两固定装置间设置一条防坠钢丝绳索。选取适宜的防坠锁通过安全绳与穿在作业人员身上的全身型安全带相连。作业人员攀登铁塔时，将防坠锁与防坠钢丝绳相连接，当发生坠落时，防坠锁动作，将人员锁止在钢丝绳索上;在下塔时，防坠锁随作业人员沿防坠钢丝绳匀速下滑，当发生坠落时，通過安全绳带动防坠锁动作，从而有效避免高摔发生，保障作业人员的人身安全。

3.2结构说明

本文所述输电线路铁塔防坠装置包括上、下端点固定装置、防坠钢丝绳、防坠锁及连接配件等，如图1所示。

在如图1所示的输电线路铁塔防坠装置整体示意图中，上固定端点与下固定端点分别固定在攀爬路径的杆塔主材上，防坠钢丝绳通过环形螺栓分别与上、下固定端点相连接，使防坠钢丝绳与杆塔主材距离15-20cm，该部分作为防坠装置的主体安装在杆塔上。防坠锁通过安全绳与作业人员身上的安全带相连接。作业人员随身携带防坠锁，使用时将防坠锁与防坠钢丝绳相连接。

其中：

（1）在图2所示的端点固定装置示意图中，端点固定装置由受力柱、三角承力体、角钢卡槽组成。受力柱与三角承力体一起承受来自防坠钢丝绳的纵向拉力。前直角固定脚与后直角固定脚开脚角度程90°，以与铁塔主材相贴合匹配，并通过固定螺栓与四个角钢卡槽连接，角钢卡槽的宽度与铁塔主材厚度相匹配将固定端点固定在铁塔主材上。考虑到机械强度和防锈蚀等问题，本防坠装置的端点固定装置采用304不锈钢材质制作。

（2）防坠钢丝绳通过环形螺栓与端点固定装置的受力柱连接，防坠钢丝绳的松紧程度可通过环形螺栓进行微调。

（3）防坠锁与防坠钢丝绳的直径相适配，防坠锁可通过打开和闭合安装在防坠钢丝绳索上，或是从防坠钢丝绳上拆下。

防坠锁具有如下特点：当作业人员以较低的速度向上攀登铁塔或下塔时，防坠锁可随作业人员的移动而上、下跟随移动，当发生高空坠落时，人身下坠带动安全绳使防坠锁迅速动作，将人员锁止在防坠钢丝绳上。

本文所述输电线路铁塔防坠装置有以下优点：

（1）采用统一直径的防坠绳索，使本防坠装置的适配度高、使用范围广，作业人员只需携带统一的防坠器即可进行作业，增强了后期操作的简易性，减少了作业人员的负担;

（2）本装置结构简单，生产制造成本低，适合批量安装;

4.结束语

架空输电线路点多、线长、面广，并常年位于野外运行，受各种地理环境、天气影响，加之自身承受机械、电气荷载，需要定期或根据运行状态进行维护，在架空输电线路杆塔上安装上下塔防坠落装置可以在保护作业人员的人身安全方面起到重要作用。为保障安全生产，输电线路杆塔防坠装置的普及和各类防坠应用的标准化建设必将成为一种必然。本文所述输电线路防坠装置性能优良、成本低、便携性好，能够适用于输电线路角钢类杆塔，适合批量生产与安装，在输电线路中的应用及发展前景良好。

参考文献：

[1]国家能源局.电力高处作业防坠器[M].北京：中国电力出版社，2018.

[2]国家电网公司.国家电网公司电力安全工作规程（线路部分）[M].北京：中国电力出版社，2014.

[3]方登洲.架空输电线路杆塔防坠落装置分析与应用[J].电力安全技术，2016，4（18）：54-56.

（作者单位：国网冀北电力有限公司）