双电源杆防误爬结构的研制

2021-10-19陈福亮

农村电气化 2021年10期

陈福亮

（国网冀北电力有限公司迁西县供电分公司，河北迁西 064300）

1 选择课题

为提高配电线路供电可靠率，经常会采取双电源手拉手供电系统。“煤改电”以来农村双电源急剧增加，为使大家清楚该杆塔是双电源，一般会悬挂“双电源”警告牌。可是在该线路清扫、换线施工时，在施工人员没有认真核实杆号牌和警告标志情况下，误登带电电杆会造成触电伤亡事故发生。

小组成员对同类型防止攀爬的产品及专利进行查新。决定设计一个圆盘卡在电杆上，圆盘上图有警示标语，警示作用明显，圆盘设计上工作人员无法逾越，从本质上防止误登带电电杆造成触电伤亡事故发生。因此本次活动课题确定为“双电源杆防误爬装置研制”。

2 设定目标及目标可行性分析

经QC 小组成员多方论证确定，为防止工作人员误爬双电源一侧带电电杆，造成触电高摔危险，小组研制一种圆盘卡在电杆上，并设有密码锁，只有确定双电源杆两侧电源全部停电后才能打开圆盘进行作业。小组从模拟实验，经验借鉴，人、财、物3方面对本次QC活动目标进行可行性分析。小组将本次活动目标设定为：误登双电源杆概率为0。

3 提出方案并确定最佳方案

针对课题目标通过借鉴两半圆设计原理，将双电源杆防误爬装置设计成两半圆装置。结合小组平时工作经验，进行技术创新，将半圆盘焊接在抱箍上，这样就可以直接卡在电杆上。为方便工作人员检修，将其中一半圆盘设计成能活动带转轴的装置，该装置可以转动打开、关上，转动灵活。为保证安全，防止情况不明打开圆盘误登带电电杆，在圆盘上设计一种电子锁，微信扫描确认双电源都停电情况下，开锁打开一侧圆盘登杆工作。小组提出了双电源杆防误爬装置的总方案，如图1所示。

图1 双电源杆防误爬装置的总方案装置图

小组成员从固定方式、材料选择、尺寸大小、开锁方式等多个方面对项目的成本、加工难度、使用效果进行评估，最终确定了直径80 cm 镀锌两个半圆盘结构，采用铁板抱箍固定、骨架采用工字合金型材料、锁具采用扫描开锁的电子锁、标语采用黏贴彩纸的方案。

4 制定对策表

根据确定的最佳方案按照5W1H原则制定对策表，如表1所示。

表1 对策表

5 对策实施

5.1 两个半圆盘制作

由小组成员用CAD 画出镀锌铁板圆盘装置图；按照图纸进行剪板、制作；剪好后用氩弧焊进行焊接，焊好后用抛光进行打磨。

现场试验：镀锌铁板圆盘主要是来卡到电杆上，防止工作人员随意越过登上电杆。小组进行试验，镀锌圆铁盘重量、延伸度，价格、尺寸、这几项符合设计要求，但是最关键一项施工人员能够跨过圆盘登杆，没有达到对策目标。小组针对问题展开讨论，大家一致认为圆盘尺寸设计存在偏差，根据PDCA 法，应返回上一流程，重新更改设计，合理修改实物尺寸，加宽圆盘尺寸，从原有600 mm/290 mm 更改到800 mm/290 mm，再次进行试验，施工人员不能够跨过圆盘登杆，达到对策目标。

5.2 铁板抱箍制作

铁板抱箍主要作用是固定圆盘，并将其卡在电杆上，选用的抱箍除了固定牢靠外，还要求与圆盘匹配、容易焊接。在加工过程，刀具和钻具与尼龙棒之间摩擦产生热量，如机械加工工艺不当，容易造成加工件尺寸不准，钻孔出现毛刺现象，如图2、图3所示。

图2 镀锌铁板圆盘精加工制作

图3 铁板抱箍

现场试验：小组对厚度、机械强度、外形尺寸进行现场试验。厚度51 mm、机械强度137.5 MPa、弧度直径291 mm，达到对策目标。

5.3 工字型铝合金骨架

小组购买铝合金方管进行实物组件安装，铝合金骨架装置原理是：成“工”字型装置，与扇形镀锌铁板圆盘连接。经过力学计算，骨架对扇形圆盘起到装置支撑作用，保证圆盘稳定、牢靠、受力不变形，如图4所示。

图4 工字型铝合金骨架

现场试验：铝合金骨架装置尺寸和焊接工艺对整个圆盘稳定起着支撑保障作用。所有组装完成后进行尺寸测量现场试验。骨架装置尺寸33 mm（2）两骨架与圆盘摆放位置偏差≤7 mm（3）焊缝对接口尺寸偏差≤2 mm 达到对策目标。

5.4 电子锁制作

电子锁共由两部分组成，实物部分和系统部分。实物部分又细分为：锁具部分、电子控制部分、机械控制部分。

锁具部分包括外壳、锁柱、拉伸弹簧，电子控制部分是一块搭载CC2541F256蓝牙4.0 ble 芯片的主板，机械控制部分由电机、减速齿轮、行程开关组成，动力部分为一块容量为5000 mAh的2 V锂锰电池，如图5所示。

图5 电子锁

系统部分包括受控终端、云端平台。手机App。

现场试验：小组选定东荒峪供电所，为管理人员手机下载App 软件。后台为双电源杆设定定值，操作人员现场扫码进行开锁操作，电控锁通过云端平台接收到开锁命令，电机带动偏心圆盘转动，通过圆盘上的拨杆拨开插销，让锁在弹簧拉力下自动收回，实现开锁。

5.5 贴纸标语制作

小组去市场购买了红色防水性强黏贴型的背干胶纸。按照设计要求刻写“此杆双电源请注意安全”十个大字，字体为方正楷体、一号加粗2、粘贴过程中容易出现褶皱、翘边现象，要保持平整、粘贴牢固。3、字体摆放要匀称、角度整齐，如图6所示。

图6 贴纸标语加工

现场试验：通过方案的实施，小组对字体、颜色、防水性、粘贴效果进行现场试验。

6 安装实验

小组安装试验前对制作过程进行检查，制作防误爬装置主体制作流程图，使用PDPC 法进行现场实施，组装试验时，圆盘尺寸设计存在偏差，圆盘不能完全卡在电杆上，不能完成安装。根据PDPC法合理更换抱箍穿钉，将短穿钉更换为长穿钉，最终解决问题。进入下一个流程。

小组在电子锁调试时发现其中有两项指标超标，电子锁锁具开口过大，行程开关位置偏差超出允许误差。小组通过改变锁具安装方式，由铁板接触上锁改为铁板重叠上锁，行程开关位置进行调整，完成组装调试。

组装完成后，小组到现场进行使用实验，进行安装时间、稳定性、电子锁性能，防跨越性能动作实验，如图7～8所示。

图7 安装实验图

图8 0.4 kV和10 kV线路上安装双电源杆防误爬警告牌

7 效果检查

如图8 所示，这种双电源杆防误爬装置，装置简单、安装方便，成本低廉，警示效果明显，能够清晰显示双电源杆的位置，对比以前应用的双电源警示牌，更直观。另外即使施工人员误爬双电源杆，也不能越过该装置继续往上攀爬，从本质上保证了施工人员生命安全。本成果自研制成功后，已经广泛的应用于迁西供电公司“煤改电”低压及10 kV双电源杆上，有效杜绝了误爬带电杆塔触电风险。