(西双版纳供电局 云南景洪 666100)
摘要:介绍了架空输电线路检修人员在钢管杆上从事停电更换耐张单串绝缘子作业面临的困难和存在的风险因素，以承力工具挂点位置选择难和检修作业人员易发生侧翻为切入点进行分析，提出了利用钢绳套和金属平梯组合更换耐张单串绝缘子方法。该方法降低了作业风险，提高了工作效率，有效解决了钢管杆上耐张单串绝缘子更换难的症结。
关键词：钢管杆;耐张单串绝缘子;检修作业;风险评估;挂点位置;金属平梯
近年来,钢管杆凭借其占地面积少、结构美观、安装快捷等优点迅速在输电线路建设工程项目中占据一席之地，主要应用于城区、乡镇、街道等征地困难区域。随着城镇化建设步伐不断加强，土地资源愈加紧缺，性价比较高的钢管杆将越来越广泛地被使用。然而，钢管杆上检修消缺作业困难多、风险大，一直困扰着高空检修人员。因此，钢管杆上检修作业成为架空输电线路巡检人员面临的一项攻关课题。
一、钢管杆上检修作业难点
（一）挂点位置选择难
钢管杆主要由杆身、法兰及高强度螺栓连接而成，整体结构较为简单；在线路建设过程中施工方便、作业量少，大大缩短了工期，加快了施工进程；乃至在后期线路运维中都显得更优于角钢塔。然而，在检修作业中，它却为作业人员带来了诸多危险点,结构简单且狭小的横担平台使得杆上高空作业人员相互配合困难，作业挂点位置选择更是难度大。相比较于由大量主材、斜材和横隔材通过螺栓连接的角钢塔，钢管杆显得结构单一、挂点少、挂孔少，检修作业时承力工具难以悬挂在合适位置。更换耐张单串绝缘子常用承力工具为手扳葫芦，但是钢管杆横担侧绝缘子挂点附近几乎没有挂孔或挂点供检修选用，而更换耐张单串绝缘子专用卡具使用受限。承力工具挂点位置选择不恰当，将很大程度影响作业效率，延迟送电时限，甚至直接导致本次检修作业失败。因此，选择合适挂点位置已成为钢管杆上检修作业的一大难点。
（二）作业人员风险大
钢管杆杆位一般处在城区、乡镇、街道等，需跨越高的建筑物、公路及其它低压电力线路，因而钢管杆呼高范围大多在30米及以上，一些检修老工人年龄大，体能下降，攀爬至钢管杆顶进行耐张单串绝缘子更换，骑导线会消耗大量的体力，极易引起体力透支，不能保障作业项目安全、高效地完成。一些经验不足的年青工人在无扶手的高钢管杆上作业，特别是在骑导线过程中，或在传递笨重的工器具及材料时易使身体重心失衡，发生高空侧翻，将造成不可预估的风险后果。
由于钢管杆上没有合适挂点悬挂手扳葫芦，一些作业人员直接选用挂线板金具安装位置，致使手扳葫芦的受力链条过于靠近绝缘子串。作业人员在牵引手扳葫芦的过程中，链条易碰擦绝缘子产生飞溅的碎片，刺向作业人员的脸部或头部，危及作业人员生命安全。
通过现场踏勘、危险识别与风险评估，发现高空侧翻和飞溅的碎片是钢管杆上更换绝缘子作业中存在2项中、高风险，须采取有效预控措施降低风险值，才能确保安全完成检修作业项目。
表一钢管杆上更换耐张单串绝缘子典型风险分析评估表
目前，由于城市开发建设力度大，城区道路被挤占，大型起重机械设备不能到达钢管杆地处位置。因此，探究新方法，人员直接登杆检修作业变得尤为重要和迫切。
二、检修方法探讨
为了保障高空作业人员在钢管杆上安全、高效地完成作业任务，特别是在有效时间内完成耐张单串绝缘子更换作业；我们以选择合适挂点位置和保障出线作业人员人生安全为切入点，探讨新的作业方法。
（一）制造合适挂点
插编钢绳套来改变作业挂点位置是输电线路检修、施工现场常采用的有效方法之一。我局线路技术组人员，通过插编一定长度的钢绳套缠绕固定在横担某一固定位置，人为地制造一个满足作业要求的挂点，从而解决钢管杆上从事检修作业挂点位置选择难的问题。
钢绳套长度确定可依据钢管杆横担截面周长，通过钢卷尺量取挂点位置横担的截面尺寸计算其周长；亦可以查询钢管杆结构图纸，通过比例尺计算其周长。考虑到作业过程中便于移动钢绳套的位置，将钢绳套的长度预留0.1米的裕度。选取1×6型截面的钢丝绳，使用退一插二或菱形编制法插编钢绳套，并进行拉力试验，确保钢绳套编制工艺质量、强度满足现场作业要求。
现场实践证明，选择合适的挂点可较大地减少作业操作时间，消除手扳葫芦链条摩擦绝缘子伞裙产生飞溅碎片伤人的危害，提高了工作效率、降低了作业风险。
（二）制作出线金属平梯
目前，钢管杆上作业人员出导线检修容易侧翻最直接原因是缺乏辅助出线工具，如果加工一副出线金属平梯辅助作业人员出线，将能较大程度地降低作业风险系数。一般来说，加工制作一个构筑物需满足三个要求：安全性、实用性、耐久性。因此，制作金属平梯应重点考虑以下三个因素：金属平梯材料、金属平梯长度、金属平梯强度。
1.确定金属平梯材料
金属平梯材料不仅需考虑加工及存储保养的难易程度，还需重点考虑其作业环境。输电线路杆塔大多位于丛林山野，加工出线金属平梯应方便携带及搬运，同时在高塔上辅助作业，也应宜吊装、宜操控，最大限度地减少作业人员体能消耗，笨重的平梯将不适合野外安全高效作业要求。
相比较其它材料而言，铝合金具有比较优越的特点，使其成为工器具加工材料的首选。铝合金密度小、强度高、耐蚀性好、易加工，因此，选择铝合金作为金属平梯各组成部分的材料。
2.金属平梯长度
2.1论证金属平梯的加工长度
绝缘子更换作业时，金属平梯可能置放在A相、B相、C相三个不同位置。从图一可知，在外角侧（C相）时，金属平梯所需作业长度最长，因此应把外角侧（C相）作业时金属平梯的长度作为金属平梯的加工长度。
图一金属平梯在横担不同位置作业安装示意图
2.2确定金具组装串挂点至金属平梯挂点距离
根据线路金具组装图，查询110kV耐张单串金具组装串的最大长度为L1=1485mm。
图二金具组装图、卡线器位置及金属平梯位置示意图
由于金属平梯是悬挂在卡线器外侧的导线上，因此加工金属梯尺寸，除了考虑金具组装体本身长度L1外，还需考虑：
（1）卡线器与导线的重合长度L2=100mm;
（2）卡线器与耐张管的间距约L3=150mm;
（3）金属平梯挂钩与卡线器的间距L4=150mm;
L=L1+L2+L3+L4=1885mm;
所以应把L=1885mm作为金具组装整体的长度来计算金属平梯的长度。
2.3金属平梯长度计算
查《线路杆位明细表》，我局管辖线路中使用的钢管杆最大转角度α=56°18′6″，可取α=60°来计算金属平梯长度。根据作业位置，通常取绝缘子挂点与横担侧梯子端点之间距离为1.1米。金属平梯、金具组装串、横担组成了一个三角形，可运用三角形余弦定律计算出金属平梯长度为2.6米。
钢管杆横担的宽度为0.4米（金属平梯放置在横担上有一定的重合长度），最后确定加工长度为3米的金属平梯。
图三金属平梯、横担、绝缘子串组成一个三角形
3.强度校核
根据金属平梯更换耐张单串绝缘子的受力分析情况，可以将金属平梯结构的受力抽象为静定刚架进行强度分析，以校核其强度满足作业要求与否，确保金属平梯的安全性。
图七叠加后的弯矩图
图四中F是人体与工具包重量之和，是一个集中荷载，按照检修作业最大集中荷载校核，取集中荷载为800N；根据检修人员作业位置，取a=0.8m,b=2.2m,l=a+b=3.0m。经换算能承受的弯矩不超过10MPa，而铝合金材料力学性能的剪应力τ=274MPa,则加工的金属平梯强度满足要求。
金属平梯主要由四部分组成：主材、横隔材、横担侧挂钩、导线侧三角架。每部分材料都是由不同规格铝合金加工成型，其中主材、横隔材属于铝合金管材。主材与横隔材通过焊接连接，两端挂钩均采用高强度螺栓连接。
三、现场实践验证
我局线路运维管理部门利用长钢绳套及铝合金出线平梯在钢管杆上成功更换了110kV嘎海Ⅱ回线、110kV景城Ⅰ回线、110kV景城Ⅱ回线及多条35kV线路耐张单串雷击闪络绝缘子。多次现场作业实践证明：（1）长钢绳套构筑的作业挂点能满足承力工具的作业要求，较大程度地提高了工作效率，夯实了检修安全措施。（2）铝合金出线平梯辅助检修人员出导线作业安全稳固，减少了高空作业时间，降低了操作风险系数。
表二采取有效预控措施后钢管杆上更换耐张单串绝缘子风险分析评估表
利用铝合金出线平梯进行检修作业应注重三个方面问题：一是横担侧金属平梯固定须用绳索牢靠地绑扎起来，防止作业过程中梯子产生侧向滑动；二是作业前应在金属平梯三角架挂钩上应紧密缠绕一层铝包带，避免挂钩磨损导线；三是梯上作业人员不得将安全带系在金属平梯构件上，可通过绳套系在钢管杆上，或系在挂点金具上。通过不断总结，我局形成了《钢管杆上利用金属平梯更换耐张单串绝缘子作业指导书》，规范了检修作业流程，夯实了安全基础。
线路检修作业中，检修人员可充分发挥金属平梯优势，更换耐张单串绝缘子时检修人员可以不使用配套的托瓶架，只需在卡线器尾部增挂一个小滑车，在绝缘子串中间合适位置增拴一个绳结，便可高效、快捷地完成。由于梯上作业人员占位合适、操控方便，能较容易地将绝缘子串与碗头挂板脱开与连接，做到事半功倍。另外，金属平梯还可以运用在导线压接等高空作业项目上，使得高风险的导线压接作业变得简单易行，既保证了压接工艺质量，又提高了作业效率。
参考文献:
[1]王清葵.送电线路运行和检修［M］.北京：中国电力出版社，2003
[2]杨建平主编.架空输电线路钢管杆结构［M］.北京：中国电力出版社，2011
[3]李廉锟主编.结构力学［M］.北京：高等教育出版社，2004
[4]董吉谔.电力金具手册（第二版）［M］.中国电力出版社，2001
[5]童幸生徐翔胡建华主编.材料成形及机械制造工艺基础［M］.华中科技大学出版社，2002
论文作者:严志超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/21
标签：作业论文; 绝缘子论文; 金属论文; 钢管论文; 人员论文; 位置论文; 长度论文; 《电力设备》2018年第25期论文;