摘要：水泥电杆整体组立培训过程中，指挥参与人员众多，操作程序复杂，整个作业过程难以形成总体全面的固化。针对这一状况研制一套采用轻型材料制作的模拟组立水泥电杆成套装置，对110kV输电线路停电组立ZG-18m水泥电杆室外操作程序及步骤进行控制，保证110kV线路水泥电杆组立的质量及人身安全，提高送电线路工的业务技能，掌握和规范操作方法。
关键词：水泥电杆；模拟组立；轻型装置
An analog Assembling Research and Application lightweight concrete poles apparatus
Shi Li Rong, Ning Huan, Zhou Li Kui,Yan Guang Qiang,Wang Qiang,Li Peng Xiang
(Yunnan Grid Research and Planning Center, Yunnan power Gird Co., Ltd.,
Qujing 655000, China)
Abstract: In the course of training the whole assembly of cement poles, there are many conductors involved in the training and the operation procedures are complicated. It is difficult to form an overall solidification during the whole operation process. In response to this situation to develop a set of light-weight materials used to create a set of cement pole sets of equipment, The 110kV transmission line power outages ZG-18m cement pole outdoor operating procedures and procedures to control the 110kV line to ensure the quality of cement poles and personal safety, and enhance the operational skills of transmission line workers to master and regulate the operation method.
Key words: Cement pole; Simulation group legislation; Lightweight device
0 引言
目前，输电线路架设施工，为降低风险，主要采取外包手段，经过多年运行实践发现，输电线路管理运行部门技术、技能水平越来越下降，甚至连最基本的线路常规缺陷检修作业都难以完成。对于新进员工来说，参与实际了解掌握整个输电线路架设施工方法和流程的机会越来越少，更不要说动手能力。因此，加强对立杆、立塔模拟训练，提高员工实作技能和经验，已迫在眉急。由于水泥电杆在整体组立过程自身比较笨重，指挥参与人员众多，操作程序复杂，安全风险极高，容易造成人员伤亡事故，整个作业过程难以形成总体全面的固化模式。针对这一状况研制一套采用轻型材料制作的模拟组立水泥电杆成套组合装置，具体针对110kV输电线路停电组立ZG-18m水泥电杆室外操作程序及步骤进行模拟控制，在确保安全的情况下，对电力员工进行输电线路水泥杆组立工作系统规范的模拟培训，使员工熟练掌握水泥杆组立的每一个步骤及注意事项，达到学有所得、学有所为，加深了解、认识、掌握输电线路水泥杆组立的全部操作过程，并真正应用到实际输电线路检修工作中，为输电线路技能提升提供有效的技术和安全保证，从而提高（曲靖电网对高压输电线路的驾驭水平。
1 存在问题
当前电网公司对输电线路架设施工普遍采取外包承建模式，最终导致员工技能、技术水平大大降低，早已不能满足当下对高压输电线路运行管理的需求。针对水泥杆整体组立技术，目前都还是停留在跟随施工队到实际施工现场进行观摩学习，由于考虑到安全等诸多问题，员工亲自动手的机会很少。现场观摩学习效果不理想，要达到可以独立完成的技术程度，还需要经过很长的时间慢慢摸索、锻炼。关键是在整体组立水泥电杆过程中绝不允许出现任何错误，否则将造成重大事故，所以要全面深入了解组立水泥杆组立的每一个步骤及注意事项，掌握各个环节的操作技能更是难上加难；由于水泥电杆在整体组立过程复杂，杆塔自身比较笨重，指挥参与人员众多，操作程序复杂，安全风险极高，容易造成人员不安全事故，整个作业过程难以形成总体全面的固化模式。
2 问题解决思路
如何在保证人员和设备安全的前提下，模拟真实作业，并最大限度降低装置的重量，满足作业各项要求的需要，并通过对模拟装置受力的潜在性质分析，采用铝合金材料替代水泥制成的电杆在培训场地进行整体电杆组立。计划采用多功能铝合金抱杆作支撑点；地面用铝合金锚固系统（地面控制点）来完成受力点的控制及操作；配合电杆组立成套绳索工具作为起吊、控制装置；机动绞磨为主牵引力。
3主要研究内容
3.1模拟装置研究
输电线路水泥杆整体组立过程中，现场作业点众多，绝大多数员工对组立水泥杆作业只是了解其中个别的某一项具体的工作，对整体组立及其他环节的安全控制点缺乏整体的理解。因此我们计划设计制作一套按比例缩小的模拟装置模型，首先考虑用简易材料制作电杆、抱杆等组立装置的微型模型，并在试验场地进行模拟操作验证，最终达到可以演示电杆起吊组立的过程。
3.2轻型装置研究
加深在理论上掌握了解水泥杆组立的常识，我们必须加强员工们的实际动手能力，将掌握的理论知识运用到实际工作中。水泥杆及其组立的工器具的重量大而且水泥杆容易损坏，如果采用真是的水泥杆及其组立工器具进行员工培训，势必会带来很大的安全风险，因此我们将研制一套专门用于员工培训用的轻型装置，既能够满足员工的培训需求，又能最大限度的降低安全风险。采用轻型材料制作成套电杆模拟组立装置，并最终在室外进行电杆组立操作实际验证。
3.3通用性的研究
轻型材料制作的模拟组立水泥电杆成套装置按1∶1比例制作，可随意组合电杆高度并能达到同等电杆所能承受的垂直荷载，完全可以应用到培训和实际输电线路抢修工作中。
3.4作业方法的研究
根据作业现场的实际情况，快速准确的完成地锚坑位、拉线系统、抱杆选配布置等工作，以及如何正确的选择吊点位置，最终实现各个作业点之间的配合等整套一系列作业方法的研究。固化整体组立水泥电杆在培训和实际工作中的操作步骤、控制程序、安全风险、作业指导书的规范界定。
4主要技术难点
4.1模拟装置在真实作业情况下，能否最大限度降低装置本体的重量，并满足作业各项要求的需要。
4.2轻型模拟电杆成套装置整体在真实环境中扭曲、剪切、绕度等强度是否满足培训和实际工作需要。
4.3轻型模拟电杆成套装置在组装起立过程中的稳定系数和风险系数是否满足培训和实际工作需要。
4.4如何降低电杆、抱杆的重量重，构件容易损坏、整体强度不足的问题，考虑采用高强度铝合金管材设计制作模拟电杆、抱杆。
4.5如何解决钢绳重量重，学员不易掌控的问题，采用高强度非金属绳索代替钢绳。
4.6如何设计控制各部件重量、强度在保证模拟真实工况下，确保各控制点受力正常。
5模拟组立水泥电杆成套装置的研制
5.1材料选择
研制一套专门用于员工培训用的坚固的轻型装置，既能够满足员工的培训需求，又能最大限度的降低安全风险，并在室外进行电杆组立操作实际验证。成套装置整体强度满足各项要求的前提下，最大限度降低装置的重量，材料主要考虑钢铁、合金等金属材料。其中，铝合金材料有重量轻、强度高、便于加工、耐磨损等优点，适合用来研制模拟组立水泥电杆成套装。
材料表
5.4模拟组立水泥电杆轻型装置的研究及应用简述
5.4.1多功能铝合金抱杆的研制
抱杆是整体组立水泥电杆的绝佳支撑起吊工具，其结构简单，安装方便，承载力强，在输电线路施工架设及抢修、检修等作业中广泛应用。由于抱杆在电杆整体组立过程中需要承担水泥电杆及横档整体的垂直荷载，要求抱杆和抱杆帽完美匹配，以满足受力和自动解脱要求，因此抱杆需要根据电杆整体重量和高度等参数定制，而由于目前使用的电杆种类众多且高度、形状参数不统一、不规范，实际组立场地平整不一、地形环境差异较大，指挥人员技术技能水平参差不齐。因此，必须着力解决抱杆的适用性问题，如采用多功能铝合金抱杆起吊组立，电杆组合高度可根据现场实际情况进行可调性高度调整、现场组合成不同高度的杆塔型式。
多功能铝合金抱杆的工作负荷定为3T。材质为铝合金，加工工艺为锻造，表面防腐处理为重铬酸钾表面阳极化。安全系数为2.5倍。
5.4.2铝合金锚固系统（地面各控制点）的研制
铝合金锚固系统（地面各控制点）是整体组立电杆的重要组成部分，其作用是固定连接电杆，通过收紧放松控制电杆起立过程中的稳定，转移被起立电杆上的荷载到地锚坑及滑轮组上，从而完成电杆整体组立，其主要要求稳固、省力、装拆方便。
传统铝合金锚固系统多为铁桩式、铁板式，采用高强度钢材制成，其强度高，安全性好。但由于需要承受较大的电杆整体垂直荷载，在使用过程存在以下弊端：铁桩、铁板重量较大，装拆费力；而枕木式结构，比较轻便但强度不高，安全性差，装拆费力；采用传统铝合金锚固系统材质为高强度合金材料，加工工艺为锻造，其强度高，安全性好、比较轻便，装拆简单，使用起来比较省力，安全系数较高。工作负荷定为5T，表面防腐处理为重铬酸钾表面阳极化。安全系数为2.5倍。
5.4.3电杆组立成套绳索工具研制
设计电杆组立成套绳索工具其目的主要是承担起吊电杆的垂直荷重、稳定电杆侧面的倾斜荷重，同时也可以作为工作人员控制电杆起立过程作业的保障；。
5.5模拟组立水泥电杆轻型装置的研究及应用的技术要求
总体要求：须遵守最新的国家标准(GB)以及国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。厂家提供的设备和配套件要符合以下标准如企业标准高于以下标准的按照企业标准：DL/T 1476-2015《电力安全工器具预防性试验规程》、QB/YW-205-08-2009 云南电网公司安全工器具管理规定。
5.5.1外观要求
模拟组立水泥电杆轻型装置各组成部分零件表面应光滑、平整，无毛刺、尖棱、裂纹等缺陷；与各种工具、材料的接触面应配合紧密可靠，非接触面应留有1mm-2mm间隙，以便于工具安装或拆卸的方便、灵活；各零件尺寸公差、形状公差、总体尺寸应符合设计图纸要求。
5.5.2材料要求
模拟组立水泥电杆轻型装置主体及其他主要受力零件所用的原材料，使用前需对其化学成分、力学性能进行复验，对铝合金材料还应按GBn223的相关条款进行低倍组织复验。一种模拟组立水泥电杆轻型装置主体应采用LC4铝合金材料，材料应符合GB/T3191的有关规定。丝杠与其他主要受力零件，应采用40Gr材料或性能更好的合金钢材料，材料应符合GB/T3077的有关要求。
5.5.3加工要求：
模拟组立水泥电杆轻型装置主体应采用模锻件或自由锻件毛坯加工成形，毛坯锻打时应保证锻件低倍组织及流线，产品试制时应对采用的毛坯低倍组织及流线按照GBn223的有关要求检验，毛坯热处理后的硬度HB≥125；模拟组立水泥电杆轻型装置主体加工成型后，首次进行荧光或超声波探伤，确保一种模拟组立水泥电杆轻型装置主体无裂纹后，再对表面进行阳极氧化处理，氧化膜的质量按GB/T8753.1、GB/T8753.2和GB/T14952.3的有关规定进行检验；所有的钢制零件表面应进行镀锌或发蓝处理，镀锌层的质量按HB 5035的有关规定进行检验，发蓝质量按照HB5062的有关规定进行检验，对于40Cr、45Mn2等易氢脆材料，镀锌处理后应除氢。
6模拟组立水泥电杆成套装置测试
6.1模拟组立水泥电杆成套装置组立工具清单
6.2现场组立试验
通过现场组立试验，该装置的各项技术指标均满足相关规范规程的要求,研制开发的水泥电杆模拟组立成套装置可以快速高效的控制立杆过程中各点的变化情况，有助于检修人员的技术提高和发展；解决了员工组立水泥杆作业模拟困难的难题。
该辅助装置采用铝合金水泥电杆模拟水泥杆降低了安全风险，现场模拟组立电杆技术能够为立杆检修人员提供培训平台，可以确保有效提高压输电线路检修人员的技能水平及电网运行安全。
7效益分析
电力安全是国家的大事，是保证国家经济发展和全社会稳定的重要因素。保障电网的电网的安全稳定运行是我们为之努力的目标。
7.1直接经济效益
研制水泥电杆模拟组立成套装置可以快速高效的熟悉和掌控好立杆过程中各点的力量变化情况，有助于检修人员的技术提高和发展；项目成果在电力行业内推广后，可以在确保安全的情况下使作业人员熟练掌握输电线路水泥杆组立的各项操作技能，明确每一个步骤及注意事项，为输电线路检修工作提供有效的技术和安全保证，从而提高员工的检修技能水平，有效降低了实际作业安全风险。将为电网建设带来可观的直接经济效益。
7.2间接经济效益
输电线路架设施工是电网的基础，如采用本项目提出的现场模拟组立电杆技术能够为立杆检修人员提供培训平台，可以确保有效提高压输电线路检修人员的技能水平及电网运行安全，能在电力行业推广，将最大限度的服务于电网。本项目实施后，可在全省电力行业范围内推广培训，通过实践检验并经过优化提升后固化为行业标准，拥有非常广阔的推广应用前景。
8结束语
成功研制的水泥电杆模拟组立成套装置弥补和克服现行110kV输电线路停电组立ZG-18m水泥电杆室外操作程序及步骤进行控制过程暴露出的不足和种种弊端，填补110kV输电线路停电组立ZG-18m水泥电杆室外操作程序及步骤控制这一领域的空白，将形成一种全新的作业方法和作业指导书，使该项目作业效率大大提高，从而使该项作业开展率与当前线路检修需要相适应，降低企业生产成本，提高供电可靠性和作业人员的技能水平，促进输电线路和电网的安全稳定运行。
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作者简介：
石利荣（1969年5月-），男，云岭首席技师，高级技师，三级技能专家，输电线路运检及带电作业。
宁 欢（1990年7月-），男，本科，助理工程师，输电线路运行安全管理。
周利奎（1976年4月-），男，本科，高级技师，三级助理技能专家，输电线路运检。
严光强（1970年1月-），男，中专，三级助理技能专家，输电线路运检。
王 强（1968年3月-），男，中专，三级助理技能专家，输电线路运检。
李鹏祥（1970年10月-），男，中专，四级助理技能专家，输电线路运检。
论文作者:石利荣,宁欢,周利奎,严光强,王强,李鹏祥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：电杆论文; 水泥论文; 作业论文; 装置论文; 线路论文; 铝合金论文; 材料论文; 《电力设备》2018年第12期论文;