架空输电铁塔防误登防攀爬装置的研制与应用

国网北京市电力公司 蔡永挚 闫付乐

个别社会人员为个人纠纷恶意攀爬输电铁塔，救援工作占用生产资源，需设计有效阻止社会人员攀爬的防攀爬装置；线路工作人员因野外施工环境差、疲劳作业、人防疏漏等原因，存在误登杆塔风险。故需设计防止无任务登塔、防止登错杆塔、防止误登带电侧的多功能合一的防误登装置。

1 功能实现

1.1 现状分析

铁塔作为输电线路骨架中的重要设备，是日常施工、检修作业中的重要维护对象，作业人员需攀登上铁塔对缺陷进行处理。但在实际的作业任务中常因临近带电线路复杂，容易误登带电侧，而有着较大人身设备险。

以北京地区为例，线路迁改工程工程量呈逐年增加且停电施工天数长。随着首都城市铁路、高速的规划发展，城市建设涉及架空输电线路跨越距离不足、路径需改迁等问题。输电线路迁改施工临近带电线路，倒停施工复杂、施工风险等级高。北京地区涉及的重点线路多、路径长，特殊时段保障要求级别较高，政治供电线路保障压力大。因此对线路的安全运行有很高的要求，每年的综合检修工作工作量十分饱满，需快速上下塔完成作业。由于北京特殊的政治地位，城市在运铁塔常发生社会人员登塔闹事现象，因此防止社会人员随意攀登铁塔的需求也愈发迫切。

目前应用防止人员攀爬的装置主要有3类：脚钉或塔身临时悬挂警示装置（图、牌）、永久式的塔退围挡防攀爬、塔身围挡式的防攀爬装置。现有的三种铁塔防攀爬装置存在以下问题：不能或不能完全阻止无关人员攀登铁塔；铁塔安装防攀爬装置后，公司正常作业人员上塔时费时费力，起到防攀爬功能的装置登塔时间平均增加15~20min。

通过对现状防攀爬装置的分析，考虑减小自有人员登塔作业的影响并有利于生产工作，将防社会人员攀爬与防自有人员误登两项功能需求合并开发，设计开发出具备防止社会人员攀爬、防止自有人员误登、不妨碍登塔作业的多功能合一的防攀爬装置。整体装置设计确定了以结构设计实现防攀爬、任务设计实现防误登的总体思路，建立如下逻辑流程。

通过以上功能分析，针对目前铁塔防攀爬装置不能完全阻止无关人员登塔和解锁费时的局限于不足，从减少开锁时间、让作业人员快速登塔的角度出发，设定并实现2个目标：作业人员开锁及登塔的平均用时≤3min；闭锁状态下作业人员登塔时间≥30min。

1.2 防误登功能的实现

1.2.1 任务下发实现防止误登功能

在每座线路杆塔安装防攀爬设施，通过智能锁具进行闭锁，门锁结构上安装一个智能锁具，门锁结构安装在脚钉侧大边，结合手机APP下发任务，打开指定智能锁具后，在实验室和现场进行开锁100次测试，记录开锁时间，获得开门解锁全部动作过程的平均时间5.21秒。这种任务下发的形式可有效防止施工人员、检修人员误登杆塔带电侧、登错其他杆塔，防止出现因误登行为造成的人身伤害、设备损坏风险，同时采用智能解锁的方式，有效保证了起到防误登的同时不额外增加作业的时间，不对一线生产工作造成工作负担。

改善铁塔目前运行维护状况，目前塔上附属设施较多，所属运行维护单位复杂，存在无任务登塔擅自作业的情况，这种防误登的方式有效地避免了无任务登塔的行为，使设备运行维护工作的管理工作得到质效提升。

施工作业时通过下发任务的方式连接激活智能解锁器，指定解锁某杆塔塔腿的门锁结构，作业人员打开任务指定杆塔塔腿的智能门锁，实现防止作业人员误登杆塔的功能，这样在野外施工作业时可有效防止人员跑错作业杆塔，同时作业时防止人员误登杆塔的带电侧，保障了人身安全与电力设施安全，以下是防误登功能实现的逻辑流程：管理人员A根据生产施工计划下发任务-下发任务输入“线路名杆塔号某塔腿”后即可确定需开锁的位置，同时设置任务日期-任务由A下发给他所管理且参与工作的工作负责人a、c、d等-a、c、d等工作人员接收任务-核实确认-有问题反馈并返回到第1步、无问题执行。

通过防攀爬设施的智能锁控闭锁实现杆塔与锁具ID的匹配，利用智能授权终端，结合线路作业工作票实现作业范围、作业时间段、作业人员授权开锁，有授权的杆塔、人员才能开锁，防止出现未授权登杆塔的情况，并通过智能授权终端将开锁记录上送到系统存档，做到线路杆塔开锁作业过程可控制、结果可查询。针对防攀爬功能开发防攀爬装置管理系统，采用下发任务的方式登塔作业，精准管控防止人员误入带电侧，管理系统WEB端和手机APP可查看全部智能锁具的开关状态、位置信息。

1.2.2 验电闭锁方案

在杆塔靠近线路侧安装验电传感器对杆塔线路带电情况进行检测，并下送到验电闭锁装置；在杆塔攀登梯或登杆工具处部署防误攀爬设施并使用智能锁具闭锁，其与验电闭锁装置通信接收验电信息，将锁具与杆塔线路带电状态进行逻辑关联，若验电有电则通过声光报警的方式提示“有电危险、禁止攀爬”；若验电无电则可解除闭锁、允许登杆作业，通过该种验电闭锁的方式可对防误登功能做二重防护，当作业人员进入带电侧时，通过告警提示是否为带电作业，地面确认为带电作业后执行登塔作业任务，此时若不能开启门锁结构则说明任务下发可能存在问题，通过二重防护与计划员二次核实，可再次确保人身设备安全。社会人员恶意攀爬时，具备验电闭锁功能，通过附加传感器等方式，还可对社会人员进行警示告警。

1.3 防攀爬功能实现

装置由4个组件构成，利用塔身结构分别安装在铁塔的大边位置，在杆塔第一“开心”位置安装，实现装置安装在距离地面最近的高度，减小社会人员恶意攀爬输电铁塔的高度，在此位置安装后，装置结合塔身位置的开心结构整个将四面塔身保护，实现阻断人员向上攀爬的路径的效果，阻止人员沿塔身侧向上攀爬，这种利用塔身结构、非全包围防攀爬装置的设计方式可减少装置制作的耗材，并易于生产安装，同时可针对杆塔的尺寸型号对类似杆塔做统一型号设计，从整体上解决批量生产、安装中存在的问题。

2 功能验证

阻止社会人员恶意攀登。结合塔身结构的设计，当社会人员恶意攀爬铁塔被塔腿防攀爬装置的门锁结构阻挡后，可能转移至塔身尝试沿塔身向上攀爬，护网结构结合塔身“开心”位置的设计阻止了沿塔身侧攀爬，人员起身后双手无有效着力点，达到了阻止社会人员恶意攀登输电铁塔的效果；防止作业人员误登带电侧。作业人员通过下发任务，将作业杆塔路名杆号写入防攀爬装置的智能解锁器，使用绑定智能锁控钥匙的方式明确作业杆塔的路名杆号，如人员误登带电侧或误登其它杆塔便无法开锁，这样就有效地防止了作业人员误登带电侧、误登杆塔、无任务登塔。