新型脚手架自动封网装置研究

广东电网有限责任公司广州供电局 孙嘉兴 董少波 南方电网公司电缆系统安全与运维保障重点实验室 冉 倩

高压输电线路由于设计和安全需要往往架设在山区、公路等自然环境，存在大量与其他电力线路、铁路、公路、航道等交叉跨越，在开展高压架空线路更换或拆除导地线及ADSS等电力建设或检修工作时，为保证线路及人员人身安全需在跨越物两旁搭设跨越棚架。如，涉及到线路下方存在10kV配电线路时，按照电力安全规程有关要求，需10kV线路进行停电或带电包裹绝缘皮后方可进行棚架封顶施工。传统人工封顶是在棚架上一条条搭设封顶竹竿或网绳，此种方式工作效率低、施工需办理的手续多、施工风险高，如采用停电施工可能造成电网负荷损失，对周边居民及企业正常生产生活造成极大不便；如采用带电包裹绝缘皮，安全作业风险高，施工成本投入大[1]。

1 脚手架自动封网装置设计

装置总体设计。本装置由网绳、推进器和绝缘杆组成。通过推进器推动绝缘杆前进带动网绳移动，形成对脚手架的封顶，具体内容和技术原理如下：针对脚手架自动封顶装置的基本功能要求确定了装置的3个主要设备网绳、推进机、绝缘杆；通过模拟架空线路下方为10kV架空线路的情况，对设备材质、重量、尺寸、推进力、电池续航、控制系统提出明确的参数要求。根据参数要求计算并设计装置的5大设备详细图纸。

网绳设计要求：具有10kV以上电压等级的绝缘性能，具有1吨以上的抗拉性能且重量尽量轻[2]。本装置使用的网绳是直径为10mm的绝缘网绳，能承受1吨左右的拉力且能承受10kV工频电压。每段网绳都提前编制好形成整体式网绳，网绳长10米、宽5米。在使用时，根据现场实际情况选择不同长度或宽度的网绳即可；推进器设计要求：需采用电动机驱动方式，推进力需达到50kg以上，方便安装和拆卸；控制系统需具备前进、后退、锁止、复位等主要功能，电池续航需达到1小时以上，推进速度需达到2米/分钟。推进器由电源、电机、控制系统、底座构架四部分组成。电源持续工作时间达1小时，推进器输送速度达2米/分钟；绝缘杆设计要求：具有10kV电压的绝缘性能。采用分段的方式进行现场组装，每段长度约2米，具有较好的抗形变能力。本次研究采用与常用的110kV及以上线路绝缘棒和验电器相同的绝缘材质，能承受10kV工频电压，具有良好的绝缘性能。采用分段的方式进行现场组装，每段长度约2米。采用上下双杆的方式提升抗形变能力。

2 设备组装方案及测试

方案概况。该装置由两台推进主机进行自动封顶作业，封顶材料采用绝缘绳索和绝缘棒材，将其制作成一套组合式封顶绳网，从一侧的棚架顶伸至对侧棚架顶后固定完成封顶。适用封顶区域：封顶棚架跨越距离为10米，网宽5米、网绳间距2米。根据封顶实施方案，将绳网和构件装入带有推进功能的机器中。通过开关对构件进行推进直至完成。故此方案需要开发出绝缘性能结构的构件，带推进功能的设备。

图1 自动封网装置示意图

图2 推进及传动装置示意图

装置功能模块说明：利用三维软件对绝缘距离的要求、结构强度的分析、结构的弹性进行设计，开发出带有绝缘性能的推进构件。推进机的动态为夹紧、锁止、推进三个动作，利用PLC对减速电机和推杆进行控制，达到减轻整备质量。将设备固定在平面上将构件一次连接进行测试，验证PLC对电机和电动推杆的控制；操作方法：先固定2条竖杆作拉线挂点，在平行伸出的2条伸杆上装拉线，拉线尾在棚架用拉索绞盘固定，安装横连杆及预制式网套，推进主机向对侧推送，伸杆分段驳接，直至对侧棚架后固定，完成封顶。

准备阶段：根据交叉跨越的长度、宽度确定封网的尺寸和距离。然后选择好合适尺寸的封网绳，确定好绝缘杆的长度，将推进器安装在脚手架顶部并固定，将第一段绝缘杆插进推进器，并将网绳挂在绝缘杆上，网绳一端可靠连接在第一段绝缘杆的顶端，另一端固定在棚架上；封顶阶段：利用控制器启动推进机推动绝缘杆前进。每前进两米后停止运行，人工将另一段绝缘杆与前段绝缘杆连接，待检查连接牢固可靠后再继续启动机器向前推进。如此往复操作，直至绝缘杆到达对面棚架顶端。由对面人员将绝缘杆和网绳固定住，实现对跨越处的封顶；拆除阶段：由人工将棚架两端网绳解开，将一端绝缘杆放在推进机内，启动推进机慢慢收回绝缘杆和网绳，完成对封顶的拆除。组装和测试。

图3 装置布置示意图

图4 操作步骤1：准备

图5 操作步骤2：展开

3 装置研究成果及效益和应用前景分析

研制出脚手架自动封顶装置一套。通过该项目的实施研发出自动封顶装置一套，有效解决了人工封顶的诸多问题，有效提高检修施工工作效率、降低作业风险、减少施工成本，缩小影响范围，具有良好的经济效益和社会效益。

获的实用新型专利一项。广州地区架空输电线路运行时间达20年以上的老旧线路越来越多，由于酸雨等运行环境的影响，导地线锈蚀及ADSS腐蚀情况严重，在线路上开展检修作业的风险越来越高。随着国家粤港澳大湾区的战略落地，广州地区架空线对铁路、公路及10kV线路交叉跨越点日益增加，在交叉跨越点处开展线路更换时存在影响范围大、时间要求高、安全风险高、经济成本高、手续繁杂等诸多困难。因此外部环境迫切要求我局在进行线路检修时须做到安全、经济、高效，对周边社会经济的影响范围越小越好。

本项目装置具有如下优点：机器代替人，封顶效率高。自动封顶装置每6米封顶时长为3分钟，而人工封网方式每10米封顶时长为30分钟，自动封顶工作效率是人工封顶的6倍；作业风险低。自动封顶装置因绝缘网绳和绝缘杆均具有10kV绝缘水平且人员操作在棚架上，离10kV带电线路满足安全距离要求，人员作业风险低，彻底解决了对于难以停电的10kV线路带电包裹绝缘皮的问题；施工手续简单，易操作。自动封顶因无需10kV线路停电，减少了大量的停电手续，且现场封顶操作方便快捷；社会影响范围小。采用自动封网，因安全可靠，当高压线路下方存在低压线路时，施工时下方的线路可不必停电，不影响10kV线路正常供电，从而可有效缩小停电范围，极大减少对社会经济的影响。

综上，自动封顶装置在对跨越点进行导地线、ADSS更换及拆除时能有效提高工作效率、降低作业风险、减少停电手续办理、缩小影响范围，具有良好的经济效益和社会效益，具有良好的推广应用前景。