绝缘斗臂车内带电作业工器具取放盒的研制

操晨润，杨振贤，陆渊超，钱若晨，徐 智

（国网浙江海盐县供电公司，浙江 海盐 314300）

在10 kV配电线路检修或施工作业中，经常采用绝缘斗臂车工器具来协助完成不停电作业的任务。为方便工器具取放，一般都会在斗臂车斗内加装工器具包。但是，由于带电作业斗内空间有限、绝缘防护装备较多，传统工器具包的使用便利性较差，如图1所示，特别是戴绝缘手套时，取放小型工器具容易掉落，增加了带电作业工作难度，容易造成高温等特殊抢修场景下作业人员的心理压力。对于夜间的抢修任务而言，照明条件有限，工器具取放时更为困难。此外，带电作业工器具的绝缘要求高[1]，混放在一起容易造成绝缘工器具受潮或表面损伤、脏污，影响作业安全。

图1 传统带电作业工器具包

以浙江省某县级供电公司为例，2021年累计开展配网带电作业867次，其中夜间作业79次，夜间作业占比9.1%；不完全统计10余种带电作业工器具取放超过9200次，工器具平均取放时长占带电作业总时长的30%左右。“能带不停”背景下带电作业的工作量逐渐增加，为了进一步提高工作效率和安全性，QC小组开展绝缘斗臂车内带电作业工器具取放盒的研制课题。

1 工器具取放现状

常见的带电作业工器具包括电动剪刀、电动扳手、棘轮扳手（有绝缘手柄）、活轮扳手、套筒（14#/17#/19#）、剥皮器、老虎钳、螺丝刀、螺帽（各类型号）、螺丝（各类型号）、垫片、美工刀等。QC小组选择带电作业班组的10名作业人员分别模拟现场作业，对常用取放装置内取放工器具进行计时，如图2所示。

图2 不同作业人员取放工器具耗时

10名作业人员均为班组技术骨干，已通过技师技能等级考核，在作业经验及技能水平上的差异可以忽略不计。由上图2可知，对于电动剪刀、电动扳手等大型工器具，取放耗时普遍较短；但对于小型工器具，例如特定型号的14#套筒，取放一次平均耗时高达80.9 s，耗时严重。

表1给出了带电作业工器具使用情况跟踪调研。小组于2021年7月开始更换一批全新的带电作业工器具，跟踪调研7−11月期间近500次带电作业工器具使用情况，详细记录使用情况，统计取放过程中不慎掉落次数和老旧破损情况。由表可知，工器具混放于桶内，可能造成划痕、弯折及不同程度磨损，影响使用寿命。此外，作业时佩戴绝缘手套不便于取放小型工器具，发生工器具掉落直接影响了作业安全。

表1 带电作业工器具使用情况跟踪调研表

目前使用绝缘斗臂车带电作业时取放工器具的痛点可归纳为：

（1）工器具混放难以快速找到，且容易造成磨损，有安全隐患；

（2）佩戴绝缘手套不方便拿取小型工器具，有掉落风险。

2 借鉴与创新

文献[2]设计制造合页连接的五间隔不锈钢材质箱体的应急工器具箱，实现了分区分类、统一收纳。但是，该箱体质量为22.5 kg、总体尺寸为1.5 m ×0.8 m，无法在绝缘斗臂车内使用，且不锈钢材质不具备绝缘性能。文献[3]设计制造了适用于绝缘斗臂车的工具挂板装置，为小型工器具定制了小孔座。但是，该挂板内侧无防护，作业时容易碰到甚至刮伤绝缘防护。

小组通过借鉴应急工器具箱的分区分类、统一收纳的设计方法和夜间辅助作业功能，以及工具挂板装置的绝缘斗臂车作业的便捷化作为改造的灵感，设计制造出结构布局合理、材料选择合适、辅助功能实用的取放盒。

结构设计上，考虑到工具挂板装置在实际使用过程中，可能存在被作业人员误碰到而使小物件掉落的情况，因此借鉴应急工器具箱的箱体设计。考虑到带电作业工器具形状各异，佩戴绝缘手套取放小物件，间隔可能存在不太方便，因此优先考虑借鉴间隔和孔座设计2种方案。

材料选择上，考虑到应急工器具箱的不锈钢材质绝缘性能不佳，且可能存在一些毛刺损坏绝缘工器具，工具挂板装置所使用的环氧酚醛玻璃板材料价格较高，因此寻找其他平价材料代替。

辅助功能上，主要参考应急工器具箱内加装附件的设计思路。

3 设计与实施

在结构设计上，要布局合理，小物件不易掉落，能满足常用工器具取放，存放工器具种类不少于20件；在材料选择上，承重能力好，承载工器具总重量超过15 kg不易变形；在辅助功能上，成本价格不超过600元，能提供常用的场景作业的辅助。

3.1 结构设计

为满足绝缘斗臂车内带电作业工器具取放需求，考虑现场作业所需工器具中，小型工器具所占空间较小，以存放大型工器具的间隔为主，设计特定型号孔座便于放置垫片、套筒等，根据工器具尺寸定制底部抽屉，减小进深便于拿取工器具。结构设计方案如图3所示。

图3 结构设计方案

图3 所示的设计方案尺寸为420 mm × 230 mm ×350 mm，包含1组绝缘挂架，6组取放区（细分为12小区）采用绝缘间隔区分，避免取放过程中相互影响。其中，①为绝缘挂架，采用倒U型设计，便于在绝缘斗臂车内挂置及拆装；②为纵向大工具区，用于存放电动剪刀等尺寸较长的工器具；③为常用中等工具区，设计3个孔座，用于存放螺丝刀及扳手等工器具；④为备用功能区，用于存放临时备品；⑤为特定型号孔座，与常用套筒的尺寸相匹配，用于存放套筒及垫片等小工器具，作业过程中稳定存放不易晃动；⑥为L型大工具区，用于存放电动扳手等工器具；⑦为单次取放材料区，用于存放线夹等单次消耗材料。

采用该结构设计方案的取放盒可存放常规项目90%所需工器具。将常用的4个套筒插放在对应规格的内孔柱中，套筒不易随着装置晃动而晃动，同时也便于套筒的取放；将较重的工器具按照使用习惯合理布置于两边，使得装置更加稳定；将主要工具放在上方，备用工具存放在下方，减少弯腰取放。大工具如电动扳手的间隔包括头套和支撑杆，装放时，电动扳手的头部套入头套，其尾座放在支撑杆上，放置稳定且取用方便。

3.2 材料选择

从价格、性能、加工难度等方面综合考虑，选择聚丙烯作为制造材料。以GB/T 5737−1995《食品塑料周转箱》、GB/T 28798−2012《塑料收纳箱》为检测依据，从外观、操作性能、抗冲击性能、高低温性能、盐雾性能及耐压性能等方面进行检测，结果显示聚丙烯材料符合相关标准；聚丙烯材料可采用热熔接及3D打印等方式加工成型，加工难度较低。

3.3 辅助照明

夜间抢修作业占比约9.1%，虽然有照明无人机等手段辅助照明，但由于角度问题，绝缘斗臂车内视线仍然不佳，给工器具带来一定难度。考虑在区域⑦顶部安装LED光源，采用可充电电池供电。该功能安装方便，安装所需空间较小，加装成本低。

4 应用效果

图4 为所设计制造完成的工器具取放盒实物图，图5所示为该工器具取放盒在绝缘斗臂车内带电作业时的应用。该取放盒所占空间不到绝缘斗臂车内空间的1.5%，固定装置质量为1.9 kg，可承重超15 kg，能存放常规作业项目所需的90%以上工器具，易于操作，并且安全可靠性较高。

图5 取放盒在绝缘斗臂车内应用图

使用该工器具取放盒在实训场地模拟夜间抢修作业10 kV更换开关实操时，照明条件大幅提高。统计了使用传统取放装置和本文所设计的取放盒在完成同一项工作时，取放工器具时所花费的时间，结果如表2所示。使用传统取放装置时耗时较长，甚至有未完成情况；使用本文所设计取放盒进行的6次实操均取得成功，工器具取放成功率为100%，平均用时为4.5 min左右，作业效率有较大提高。

表2 使用新型取放装置进行配网更换开关操作时间统计

选取带电作业班组的5名员工，使用本文所设计的取放盒进行作业10次。根据统计调查，从图6可以看出，该取放盒投入使用前后，经统计，取放时长占比由以前的30%降低至10%，效果显著。

图6 QC实施前后工器具及材料取放时长对比

本文所设计的适用于绝缘斗臂车内带电作业的工器具取放盒应用后，提高了带电作业效率，降低了作业风险系数。截至2022年3月，本文所设计的取放盒已在多个地市供电公司推广，为提升“获得电力”服务水平、持续优化用电营商环境创造相应的社会效益。