基于新型储能装置的便携式电力蹬杆器的研发

黎立 李金玉 周倍光 李嘉兴

摘要：新世纪以来，我国电力事业取得了长足的进步，为我国社会主义各项事业的发展贡献了不可磨灭的力量，电网建设事业对于社的发展至关重要，随着我国社会经济健康、快速、持续增长，电力行业也在不断的发展，如何实现电力可持续发展、树立科学的电力发展观更加引起人们的关注。电子工业可持续发展的重点在于解决电力工业发展中结构问题、提高电力工业的效率和效益。改革开放的40年，是我国经济发展书写奇迹的40年。我国的经济规模从1978年的3679亿元人民币增长到2017年的82.71万亿元人民币，占世界经济的比重由1978年的1.8%上升到2017年的16%。从2010年起我国稳居世界第二大经济体。在这样的发展奇迹的背后，是我国电力工业作为国民经济发展最重要的基础产业，为经济增长和社会进步提供的强力保障和巨大动力。登高作业是电力施工中最常见的作业方式，特别是在山区电力施工过程中，在长途作业的情况下进行登高作业，对电力施工人员的体力是很大的考验，同时，在安全性方面存在一定的隐患。本项目旨在通过利用先进的储能技术为基础，开发便携式蹬杆器，减少电力施工人员的体力消耗；研发智能型机械互锁装置，在保证施工人员的作业安全的同时，能够更加精确的到达施工作业位置；装置轻便容易携带，适用于山区及平地环境，从而提高施工作业效率。

关键词：便携式电力蹬杆器；新型储能装置；登高作业

引言

国家经济飞速发展，作为经济发展的血液，国家的电力发展也取得了长足的进展1978年底，我国发电装机容量为5712万千瓦，发电量为2565.5亿千瓦时，仅相当于现在一个省的规模水平。2017年底，我国装机容量达到17.77亿千瓦，发电量64171亿千瓦时，人均发电装机容量1.28千瓦，分别是1978年的31倍、25倍、21倍。由于电网规模的不断壮大，服务人口也位居世界第一，所以对提升电网维护效率的紧迫性也越来越明显提升效率是一个系统性的工程，其中电力施工或者维护过程中登高作业是最常见的一种方式，在交通便利的城市还有自动升举机可供安装维护提供必要的帮助，但是对于电网来说除了城市电网安装维护有专业作业工具，还有相当一部分作业地区属于交通不便的山区，在山区电力施工过程中，对电力施工人员的体力有很大的消耗，同时人工爬杆对电力线路维修工作是不可缺少的一个环节。

1.研究目的

目前电工技术人员蹬杆时候最普遍使用的就是传统的蹬杆脚扣，这种蹬杆很需要技巧，因为要使用者能找准力的转换平衡才能攀爬，脚扣能否扣紧完全靠作业者自己掌握，有霜冻雨水容易打滑，不能太松，松了卡不住，太紧了又不容易去除，而且还要随着杆径的的变化随时调整，对体力消耗也很大，劳动强度也高，上行下降的效率不高，容易导致疲劳，容易使蹬杆着作业时感觉心跳加速，心里恐慌，造成作业时精力不集中，容易出现事故，只能慢慢练习，现在就需要利用先进的技术为基础，开发便携式电力蹬杆器，减少施工人员的体力消耗，和安全隐患。

2.研究方向

研究的方向在于提供一种储备电能蹬杆的工具，具有结构性强，操作简单，安全性高，从人机工学角度进行靠研究开发，合理利用人体的肌肉和提醒尺寸，以及攀爬角度，实现蹬杆动作在上升和下降过程中的方便高效。

3.原理

主要原理是设计一款具备储能装置的便携电力蹬杆器，必须要从根本解决传统的蹬杆器对电力施工人员体力消耗过大，和安全操作效率等问题，基本实现思路是借用这种电力蹬杆器让施工人员自己调控，或者远程地面遥控升降高度，即可实现蹬杆器载人附着在电线杆上，具备抗侧倾，抗下滑，的高稳定性和精准性，能够自动检测距离地面的高度

3.1原理

依靠轮式抱箍附着在电线杆上，并依靠电能提供上下行的动力，通过电力控制抱箍轮上的刹车片和轮胎对电线杆施加的摩擦力，从而控制在重力作用下抱箍轮在电线杆上的上下滚动。

本项目难点在于，保证摩擦力的紧箍方式，接触抹擦力保证不下落，材质轻盈易携带，远程精准遥控准确。

3.2本产品特色概述

与传统蹬杆器相比，操作简单，依靠外部能量完成升降功能，达到省时省力。

装置采用机械锁机构，保证器械能在雨雪霜雾天不下滑。

由传统人力转变为电力，可实现较快的上升粗操作频率，大大提高了作业效率。

4.应用前景分析

到2020年，中国输电线路总里程将从2014年的115万千米增加至159万千米以上，以进一步加强全国范围内的供电质量；这同样意味着，中国输电线路建设的年复合增长率将达到6%，高于全球3%的增速。新的输电线路建设是极有必要的，因为到2020年底，中国的发电量将跳增51%至2073千瓦，其中风电装机容量将新增125千瓦。再加上中国大量的发电资源集中在西部地区，而电力需求大省则集中在东部和南部地区。

我国幅员辽阔，多山地区较多，在电网规划建设过程中，山区配电网的建设在整体电网建设中占有较大的比重，在以往的建设过程中，对于山区电网的重视不够，存在着诸多的问题，随着社会主义新农村建设力度的加大及山区建设在经济发展中重要性的顯现，对于山区配电网的建设有着更高的要求，必须要提升操作人员的作业效率，而其中的蹬杆器对于身处一线的电力施工人员来说，可以很大的节省他们蹬杆的体力消耗，和提升作业时精力的集中，提高劳动效率在目前中国电网环境下是急不可待，能减少蹬杆导致的意外事故，在输电最后一公里领域作业范围内有很大的市场需求。

随着电力设备状态检修的全面推广和智能电网建设的全面推进，电力设备高压试验的市场需求预计将呈现出快速增长势头。根据需求来源不同，可以将电力设备高压试验的需求划分为存量需求和新增建设需求两大类。存量需求主要指对在既有电力设备中进行检测、维护以及进行智能化改造所带来的需求，新增建设需求则是指未来中长期全国范围内新建特高压输电线路及新建变电站等所带来的需求。

长期以来，我国电力工业处于“重发轻供”的局面，输配电建设严重滞后于电源建设，城乡配电网建设滞后于主网建设，负荷中心受端电网建设滞后于送端电网建设。从“十一五”开始，我国加大了电网投资的力度，投资规模始终保持较高水平。2006 年，我国电网投资规模为2，105亿元，而到了2014年，这一数字上升至4，118亿元，并从2009年开始连续保持3，000亿元以上的高位。预计未来，我国电力工业投资将会继续加大对电网的建设，以弥补电网建设的不足。经过两个五年期计划对电网的大力建设，电网中输、配、变、用环节所涉及到的变压器、高压输电线路等主要电力设备存量已经具备相当规模。

根据国家能源局电力可靠性管理中心数据，2014 年全国共有37个省级电网企业及所辖384个地市级供电公司（含所属发电厂、检修公司、超高压公司）向其报送了220kV 及以上电压等级架空线路、变压器、电抗器等十三类输变电设施（电力一次设备）的可靠性统计数据。

2014年，全国220千伏及以上电压等级的输电线路总长度57.20万千米，相比2010 年增长了12.67万千米。全国220千伏及以上变电设备总容量28.57亿千伏安，相比2010年增长了8.67亿千伏安。

因此，面对如此庞大的电力设备存量，在状态检修全面推广，智能电网建设不断推进，以及特高压工程的陆续展开，对电网安全性、稳定性、可靠性要求不断提升的情况下，未来高压电力测试设备的市场需求将会非常巨大。

随着国民经济的快速发展，各行各业对电力需求量呈稳定增长态势。在电力需求增长的拉动下，未来电力投资将保持增长势头。“十一五”期间全国电力工程建设累计完成投资3.2万亿元，“十二五”的2011年到2015年上半年，全国电力工程建设已完成投资额3.34万亿元，“十二五” 期间整个投资规模预计为3. 84万亿元，较“十一五”增长20%左右。随着我国进入能源生产和消费革命的新时代，对能源规划特别是电力规划提出了更高的要求和期望，需要加强统筹规划和系统优化，提升能源效率和经济效益。“十三五” 及未来一段时：期，我国电力发展仍有较大的增量空间。

长期以来，我国电力发展基本遵循“扩张保供”的思路，即通过发电装机和输配电容量的增加，满足不同地区不同时段的用电需求。这种以数量扩张为主要特征的电力规划模式，在电力高度紧张时期对保障电力安全供应发挥了重要作用，也与当时经济社会发展要求“不缺电”为第一要务的大环境相适应，但同时也导致我国电网投资长期滞后于电源投资。美国、英国、日本等发达国家的电网输配电投资是电源投资的1.2倍左右。近几年，我国电网投资才逐步赶上电源投资，未来电网投资仍将保持较高比例的占比。电网投资的增加必将带动二次设备行业的需求。

检查项目：

（1）塔杆是否稳固，拉线是否齐全无松动，接地是否良好

（2）导线松弛程度，线夹是否紧固；

（3）绝缘子是否完整，有无放电闪烙痕迹

（4）安装经试验合格的线路避雷器

（5）杆塔脚钉应完整、牢固。

（6）使用前检查电力蹬杆工具，抱好安全绳。

5.作业前准备工作

（1）准备安保用具，包括高压验电器、高压绝缘手套、接地封线、安全带、脚扣，数量充足，使用前要认真检验，不合格不准使用。

（2）提前将线路避雷器进行试验，经合格后方可使用。

6.安全技术措施

（1）所有参加作业人员必须頭脑清醒，上班前不得喝酒，服从停送电负责人的指挥。

（2）认真做好停送电工作。停送电严格按照停送电程序进行，必须严格执行工作票、操作制度。

（3）蹬杆前，安全负责人必须反复核对线路编号、标识，确定该线路是否是要检修的线路，避免蹬错杆。

7.杆上作业应遵守下列规定

（1）工作人员使用安全腰带，风力不大于五级，并有专人监护。

（2）转角杆不宜从内角侧上下电杆。正在紧线时不应从紧线侧上下电杆。

（3）检查横担腐朽、锈蚀情况，严禁攀登腐朽、锈蚀超限的横担。

（4）杆上作业所用工具、材料应装在工具袋内，用绳子传递。严禁上下抛扔工具和材料。地上人员应 离开作业电杆安全距离以外，杆上、地上人员均应戴安全帽。

8.总结

随着科学技术、通信技术及自动化技术的发展，综合自动化系统在电网中的应用也越来越成熟，在山区电网中，通过综合自动化系统的应用，能够实现安装操作无人化少人话，通过先进的辅助器具，能够在最少人工的情况下满足运行需求，自动化技术和综合继电保护的应用，保证了在广大的山区安装维护的及时性和效率性，能及时将故障点切除，保护系统的安全稳定性是未来发展的一大方向。

基金项目：

广东省清远市科技计划项目，项目名称：基于新型储能装置的便携式电力蹬杆器的研发（项目编号：031800KK52180033）