一种新型安全防护式配电网专用绝缘梯的开发

吴英山

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东 清远 511500）

0 引言

对于广大山区及城镇郊区来说，配电网杆塔设备分布广泛，特别是户外柱上自动化开关终端逐渐增多，杆塔高空作业量大幅度增加。杆塔高处设备，特别是当对安装在2.5 m以上高处位置的设备维护时候，受到位置的限制影响，运维人员站立在杆塔的横杠上工作，容易站立不稳，工作效率受到严重的影响，并存在人身安全风险。该项目开发了1 种新型安全防护式配电网专用绝缘梯，为运维人员提供了可靠的安全保证。

1 问题现状

绝缘梯是一项重要的电力安全器具，其特点主要有：不导电，外观新颖，美观大方；耐腐蚀；重量轻，搬运方便；低吸水率、阻燃性好；高强、轻质、抗冲击、绝缘性和透磁极佳等。绝缘梯可以分为绝缘单梯、绝缘升降梯、绝缘合梯、绝缘关节梯、绝缘圆管梯、绝缘圆管伸缩梯、软梯等。现场可以根据不同的实际情况选择不同的绝缘体。在配电网杆塔高处设备运维过程中，作为常用的作业平台，绝缘单长梯比较常见。由于绝缘梯立柱表面坚硬光滑，当其斜靠在杆塔上时，由于杆塔架构、设备多为金属材料制作，表面较为光滑，绝缘梯搭靠在上面很不稳固，容易侧滑，对运维人员存在极大的不安全隐患。 当运维人员攀爬梯子过程中身体重心不平衡或站在绝缘梯上工作时稍微用力，梯子就有可能发生侧滑[1]。《电力安全工作规程》规定，梯子应坚固完整，有防滑措施；在作业中使用梯子时，应设专人扶持或绑扎牢固[2]。根据该规定，为了防止发生意外，在现场的使用过程中，需要至少由一人专门扶梯，比较耗费人力，并且也存在不安全隐患，如果扶梯人员不注意或者力度不够，绝缘梯有可能倒下，危及梯子上工作人员的生命安全。如果使用绑扎的方式固定，用绳索将梯子与架构、设备绑牢，耗时较长。同时，由于作业现场梯子可能需要经常移位，绑扎方法大大增加了工作量，需要增加作业人员数量，降低了工作效率。

另一方面，近年来误登带电杆塔导致触电事故频频发生，或者是杆塔作业过程突然来电而现场运维人员毫不知觉的情况下继续工作，身体的伸张小于带电安全距离而触电，对人民生命财产的安全造成巨大的威胁。可通过预警实现现场事故的预防,从而提高施工现场安全管理水平[3]。这样，亟需研发一种近电预警装置，当作业过程人体及工器具与带电体距离小于安全距离时候及时发出提醒采取对应措施，防止误触及不安全区域。

2 解决方案

2.1 安全带固定

该设计拟采用安全带便捷地固定绝缘长梯。安全带被喻为生命带，是汽车安全领域最重要的发明之一。它是运用在设备上的安·全件，乘坐飞机等飞行器，或在高空作业与进行技艺表演时，为保证安全所用的带子。安全带包括金属构件、绳等，金属构件具有足够的机械强度，安全绳材质具有有较强的耐磨性。安全带使用方便，安全性能极高，适用各种场合，已成为驾驶员和乘员首要考虑的问题，也是汽车等最重要的性能之一。同时，安全带也广泛应用在各种高空作业中，保证着作业人员的生命安全。

在绝缘长梯上采用上下两端设置安全带装置。通过该装置，可有效确保梯子的稳固性，并且具有极大的便捷性。在大多数情况下，梯子斜靠在杆塔上的时候，安全风险来源主要为上端侧翻和下端向外滑。针对上端侧翻风险，只需要在杆塔上挂靠牢固；针对下侧向外滑倒，可设置安全带，通过将安全到向杆塔向内的拉力，确保梯子不会向外滑动。如图1 所示，上安全挂绳将梯子与杆塔连接起来；下安全挂绳通过向杆塔的向内侧的牵引力，防止绝缘梯外倾。

具体的实现方法如图2 及图3 所示，具备梯角防后滑措施，梯顶具有防倾斜措施。梯子脚下安装有防滑扣模块，可以利用自动回缩安全带，通过缠绕梯子前方的柱子、钢构可缠绕障碍物等锁定后，实现防后滑功能。梯子顶部同样具有梯角的可锁定自动回缩安全带模块，由自动收缩安全带加固定挂钩组成，用于给梯子顶部与梯顶附近的杆、横担、钢构等位置进行固定，达到防止梯顶各个方向晃动的可能的作用。

图1 长梯固定原理示意图

图2 长梯固定效果图

2.2 近电报警

为了进一步提高配电网杆塔高处作业的安全性，设计在绝缘梯上加装近电报警。目前，通用型电力绝缘梯没有对靠近带电设备进行提醒的功能，对作业人员误登带电设备或者作业过程中可能与带电体距离小于安全距离过程，从而导致人身触电伤害事故。所谓安全距离是指为了保证人身安全，作业人员与不同电位的物体之间所应保持各种最小空气间隙距离的总称[4]。具体来说，为了保证人身安全，地电位作业人员与带电体之间应保持的最小距离叫做最小安全距离。《电力安全工作规程》中对配电线路电压等级的最小安全距离规定为：人身与带电体的安全距离为电压10 kV，距离是0.7 m。为了保证现场作业人员的生命安全和设备长期、安全、稳定地运行，增加1 种近电报警器非常有必要，对配电现场作业人员提供安全警戒，具有非常重大的意义[5]。

经过现场的验证，绝缘梯上侧安装近电感应智能报警器，可以有效避免高处作业的运维人员触电风险。如图3 所示，为了最大限度地保证设备的使用寿命，以及确保近电报警器处于最灵敏的状态，近电报警器可安装在绝缘梯的上端A、B 两侧空心管内，确保最接近带电体，保证监测的灵敏性。以该点为基础，当带电位置距离该点超出安全距离时将发起警报声，提醒运维人员注意。可通过档位选择不同的电压等级，从而确保在该等级电压工作时候对应的安全距离告警值的准确度。为了确保作业过程的安全，也可以根据实际的需要，对该近电感应报警器对带电体的距离加入一定的裕度，如10 kV 安全距离0.7 m，考虑作业过程人体的摆动，对带电体距离1 m 就要发出报警。为了提高近电报警器的寿命，将其放置于绝缘梯顶部管内放置，确保不受到风雨的影响。

图3 近电报警器安装位置示意图

近电报警器可采用监测近电电磁场强度方式，当监测器到电磁场强度在近电区域内，将发出报警信号。其结构包括近电检测单元、近电运算单元、控制输出单元和报警单元，如图4 所示。近电检测单元主要为近电感应器，并将检测的量输入给近电运算单元；近电运算单元主要为将接收到的量与设定的阀值进行比较；执行控制单元输出执行信号，执行信号可以是声音（声觉报警），也可以是警示灯（视觉报警）。

图4 近电报警器结构示意图

为了提高绝缘梯感应器的使用范围，近电报警器能够根据作业现场设备电压等级设置相应的报警等级，满足绝缘梯靠近带电设备时发出警报声，从而实现防止作业人员误登带电设备的目的。

在实际的使用过程中，当配电网运维人员需要在高压环境中高处作业时：运维人员持梯进入作业现场前，需要首先打开近电报警系统，根据作业设备的电压等级，设置近电报警系统的报警等级。该文设计的近电报警装置，根据配网电压的实际情况，可以设定380 V、10 kV、35 kV 等电压等级。当绝缘梯顶部靠近设备构架时，若作业工况小于设置的报警等级的安全距离，则近电报警装置发出声音报警，从而警示作业人员。反之，若近电报警装置没有发出报警，则说明作业工况近电未超过绝缘等级。

3 结语

该文设计了一种新型安全防护式配电网专用绝缘梯，采用安全带的方式确保平台的安全稳固，具有很高的工作效率和安全水平，能够有效防止工作人员攀爬梯子过程中或站在梯子上作业时发生的侧滑，从而造成人身伤害；提出了在绝缘梯顶部设置近电报警装置的方法，改变了监督不到位、无法对不安全行为实时预警等现状，对设备带电安全距离判断不准确的作业人员起到警示效果，为作业人员是否进入带电危险区域作业提供了一种非接触的判断方式，有效弥补了市场上电力行业高空作业绝缘梯技术缺陷，能起到保护人身安全的作用，改善效果明显。

一种新型安全防护式配电网专用绝缘梯通过巧妙加装简单的安全带、近电感应器，制作成本低，可量产，性能稳定，各子系统独立配置，检修方便，维修成本低，有很大的实用价值和推广前景。可广泛应用于配电网各种单梯、伸缩梯。