高压电器试验用移动式安全防护专用平台设计应用＊

张杰， 杨生泽， 李童， 杜金虎， 盛建华

（甘肃电器科学研究院，甘肃天水 741020）

随着经济的发展，高处作业的劳动保护越来越受到人们的重视。从事高压电器的检测人员需要在3 米以上的高空进行作业，按高空作业GB／T3608 高处作业分级的定义、分类和安全技术要求规定，应制定劳动安全措施，并做好对操作工人安全工作的管理，以降低劳动事故的发生率［1］。在高压电器产品的检测中，面对高空作业，国内外绝大多数试验站在检测工作中普遍采用升降机操作，由于升降机平台尺寸较固定，不能灵活变换长度与宽度，无法有效针对高压电器尺寸不一、形状各异等特点，只能作为局部检测使用，不能提高电器整体测试的工作效率和安全性［2］。

高压电器试验用移动式安全防护专用平台通过了科学合理的规划和设计，其主要针对高压电器检测人员目前在检测过程中面对的接线难、无安全通道、无防护装置、引线安全距离不够等问题进行了设计创新。本文在Solidworks 中搭建了仿真模型，只对平台的液压部分和水平移动部分进行了运动仿真。仿真结果验证了所搭建模型的正确性，这为进一步研究高电压试验用检测平台的设计应用提供了参考［3］。

1 平台设计技术难点

高压电器试验用移动式安全防护专用平台主要通过高度升降、长度变换和绝缘防护栏的功能，做到对高压电器的检测和检验不留盲区和死角，检验时更接近本体，更直观地对本体表面的损伤等缺陷做出正确的判断和结论。平台设计主要解决的技术难点如下：

（1）针对高压电器尺寸不一且形状各异的特点，要依照试品自动升降高度、自动变换操作平台长度，对高压电器高空检测项目的开展提供安全可靠的设备支撑，做到既方便又实惠。

（2）在高压电器检测过程中，需要在检测对象四周和顶部安装很多附件，可供试验人员活动的空间很小，许多试验和接线只能在顶部完成，属于高处作业，检测人员存在较大安全风险。为了满足检测人员不同的需求，防护栏采用了多样性变换，在防护栏上设计了绝缘杆，保证了高压引线与试验平台的安全距离，做到了既安全又省时。

2 平台设计方案和创新点

结合实际工作情况并分析突破关键性技术难点，平台制定的技术方案如图1 所示。

图1 移动式专用平台技术方案

2.1 液压系统设计

液压系统是该平台的主要部分，工作平台作业时的自动升降和支腿收放，都是靠泵和液压缸传动完成，平台设计图如图2 所示。在该液压系统设计中，将工作平台的液压回路分成平台升降机构和支腿收放机构。其中升降机构由液压缸控制，采用定量齿轮泵供油，在平台工作时，如果出现超负荷运行或者突然断电时，平台都设有保护装置，运行中如果发生过负荷现象，过载继电器会发生动作。当平台在上升阶段和下降阶段出现断电时，平台能固定在相应的位置，不会出现突然下落等事故。油流系统中设有安全溢流阀、手动应急液压源等保护装置，能保证工作平台作业时的安全。

图2 移动式专用平台设计图

2.2 防护栏设计

防护栏的设计是高压电器试验用移动式安全防护专用平台的亮点。防护栏的马腿型结构可根据作业平台形状进行变换。根据国标GB／T10055的规定，为了人身和设备的安全，防护栏应装有机械联锁或电气联锁装置。本平台使用的组合式防护栏能够根据高压电器的形状自动变换长度，所以在平台升降阶段，防护栏不能操作，处于自锁状态，当平台运行到规定的位置时，防护栏才能开启变换功能，进行相应的操作，当防护栏开启变换功能时，平台不能进行升降，处于互锁状态。只有当平台降到最低位置时，防护栏才能打开，试验人员才能离开平台。

2.3 技术创新点

该平台在研发过程中，打破了各检测检验机构目前普遍采用传统升降车的特点，主要从以下几个方面进行了技术创新：

（1）设计自动升降和自动变换长度功能，并使用马腿型结构。自动升降采用液压控制，自动变换长度采用电动控制。支腿根据升降平台的高度可以拆卸，在高度高于3m 时，加装支腿。

（2）设计可使用于平面型或球形或拱形工作面的自动组合防护栏，在防护栏上面设计绝缘杆。行走底盘前面安装有两个万向轮，可以根据试品的形状调整方向，配合自动组合式防护栏进行检测检验工作。

（3）该平台是为高压电器试验而设计的机械助手，能做到对高压电器的检测检验不留盲区和死角，作为高压电器设备整体检测检验使用。

（4）为了工作方便，平台设计了专用的绝缘吊钩和高清摄像仪。可作为高压绝缘子、金具、避雷器等试品的试验工位，而且为高空作业者解决了携带工具不方便的问题。

3 平台仿真过程

依据上述方案，本文首先在Solidworks 中对平台的液压部分进行Motion 分析。液压部分设置界面图如图3所示。

图3 液压部分设置界面图

在平台液压杆进行驱动设置时，选择线性马达。进行人力设置时，按照《电工安全技术操作规程》规定，现场作业时，人员不能少于2 人，所以活动平台上的工作人员按照2人计算，总共200kg，G＝200×10＝2000N，对活动平台产生力的方向向上，作用点在活动平台上。设置引力方向竖直向下，仿真时间设置为5s。得到如图4、5、6、7 所示的液压输出力矩分析图、液压线性速度图、液压能源消耗图和活动平台位移变化曲线图。

图4 液压输出力矩分析图

图5 液压线性速度图

图6 液压能源消耗图

图7 活动平台位移变化图

在Solidworks 中对直线运动部分进行分析。直线运动部分采用直线导轨和丝杆，外加步进或伺服电机来驱动，在运动过程中向活动平面施加1900N 的力，Motion 分析中对丝杆进行一次左右运动分析，直线运动设置界面图如图8 所示。

图8 直线运动设置界面图

力作用在活动平面上时竖直向上，大小为1900N，设置引力方向为竖直向下。设置仿真时间为8s，其中前4s 为向左运动，后4s 为向右运动。仿真得出的马达力矩、线性位移、线性速度曲线图分别如下图9、10、11 所示。

图9 马达力矩曲线图

图10 线性位移曲线图

图11 线性速度曲线图

从仿真曲线来看，高压电器试验用移动式安全防护专用平台设计结果是可行的，能够在G＝2000N 的作用力下自动升降和自动变换长度。验证了本文所搭建的试验平台仿真模型的正确性和可靠性［3］。

4 结论

高压电器检测检验用移动式安全防护专用平台是高压电器检测检验行业未来发展不可缺少的设备。本文搭建了基于Solidworks 的仿真模型，对平台的液压部分和水平移动部分分别进行了Motion 分析，得出了液压输出力矩曲线、活动平台位移变化曲线、马达力矩曲线、线性位移和速度曲线。曲线分析表明平台在位移和速度上有很好的动态性和稳态性，完全能够满足设计的预期效果。本文可为其它高压电器移动式平台设计提供借鉴。