接地棒专用扳手的设计与应用

【摘 要】针对在电力工作中出现接地线装拆困难的情况，分析由于接地棒是光滑圆柱体这一事实，而目前工具市场没有适用的工具辅助拧接地棒。笔者通过分析研究，设计出一接地棒的专用扳手，能够有效、方便、快捷的紧固圆柱形的接地棒，从而轻松的完成接地线装拆工作。其扳手结构简单，使用方便，有很好的实用价值。

【关键词】扳手 接地棒 电力

接地线是将已停电设备临时接地短路用的一种安全工用具，其作用是对高压设备进行停电检修或进行其他工作时，防止设备突然来电和邻近高压带电设备产生感应电压对人体的危害，同时泄放断电设备的剩余电荷。而接地线装拆是一种负重的体力劳动，一般连续装（拆）一组接地线后，操作人员会感到手臂肌肉酸痛，不能发力，影响后续工作。

一、接地线装拆的现状

装（拆）接地线一般分两个步骤，先装接地端，然后挂接地棒（拆的时候顺序相反）。一组接地线共有三根接地棒，目前接地线装拆一般是由操作人员穿着绝缘手套完成。由于绝缘手套与操作人员的手掌空隙较大，绝缘手套与人手与接地棒三者之间力的传递效果差。当装拆接地棒时（接地棒类似一颗大螺丝），需要人员不停地快速、用力扭动手腕，拧紧（松）接地棒。随机统计某220kV户外变电站2013年上半年接地线装拆操作，以220kV设备数据为例，见表1（单位：秒）。

表1、接地线装设耗时表

从表1中，可以看到在约10分钟的接地线装（拆）耗时中，装（拆）接地棒需要6分钟左右的时间，手腕连续不停的6分钟扭动，会使得操作人员手臂酸痛，难以发力。

针对接地棒这一圆柱体，考察了目前工具市场，几乎没有适用在圆柱体上的工具，只有少数工具可以应用在不规则形状物体上，但它们一般都是专用工具，同样不适用在接地棒上。

二、设计思路

笔者针对接地棒是光滑的圆柱体这一具体情况，参考扳手拧螺丝的例子，设计的一接地棒专用的扳手。主要包括一段直圆杆，作为扳手的手柄；两块半圆环（半环1、半环2），作为扳手的开口部件，用来紧固接地棒；一个快拆拉杆部件，作为自由调节扳手开口大小的部件；两块橡皮垫，附于两块半环内侧，缓冲材料间的磨损。直圆杆与一块半环1焊接在一起，焊接位置在半环1外环的中部。两块半环通过一个短的转轴将两尾端连接在一起，构成一个可以围绕转轴开合的圆环。快拆拉杆通过一个贯穿在半环1的另一端的圆柱体螺母，组装在半环1上。两半环的一端（非半环连接端），都开一个缺口，用于快拆拉杆进出。利用快拆拉杆的凸轮结构，方便、可靠的紧固接地棒。

三、设计方案和技术说明

（一）具体设计方案

图1为接地线专用扳手的结构示意图，它主要包括1-手柄，2-半环1，3-半环2，4-转轴，5-圆柱孔，6-半环2缺口，7-半环1缺口。图2为易拆拉杆部件实物图，其中包括1-螺纹拉杆，2-垫片，3-扳把，4螺母。

图1

图2

（二）技术说明

由杠杆平衡原理，力臂越长，那么所需用的力就越少。考虑人手操作的活动空间，确定扳手手柄为长度约15cm。

在实际操作中，接地棒会随着引线出现偏转，而不是垂直地面的。手柄与接地棒的夹角θ会影响力臂的大小。在30、60、90三种角度中作了简单比选。如图3所示：

图3：力臂与夹角的关系比较图

从分析中可知，作用力臂，当夹角越大（夹角范围在0～90之间），力臂越大，那么所需用的出力就越少，所以制作手柄选取夹角比较大的样式。由于扭动接地棒一般是向上的运动，手柄在与垂直线为70°时是操作比较舒服。按照“扳手”手柄的最大有效力臂（15cm*sin70°=14）计算，比原来徒手操作时（有效力臂3cm）可以节约4倍的手力。

四、应用效果

应用扳手的操作方法：1、拧开快拆拉杆，使两半圆环开环完成打开；2、连着手柄的圆环抵着接地棒，合上另一圆环；3、调节快拆拉杆，使垫片置于开口外侧；4、提起快拆拉杆扳把，顺时针方向旋转，当垫片与开口有一点点松动时，按着扳把上“close”指示，按下扳把，从而紧固两片开口，达到咬紧接地棒的目的；5、当需要松开开口时，将扳把往上拉，使其与拉杆同一直线，然后逆时针旋转扳把，旋到一定程度，向外拉拉杆，使得上面的开口可以完全打开；6、取下扳手。

随机统计某220kV户外变电站2013年下半年应用此新扳手工具后，接地线装拆操作，以220kV设备数据为例，见表2（单位：秒）

表2、接地线装设耗时表

此扳手操作简单、快捷，单单装拆扳手只需要20秒左右。应用扳手的力矩，有效的缩短了拧接地棒的时间，在实际工作当中，扭转三支接地棒平均耗时约在2分钟左右。操作由原来的手掌紧握、手腕快速扭转，变为手臂的转动，减少人员的肌肉劳损，降低劳动强度。

五、结语

本文介绍一种接地棒的专用扳手。本接地棒专用扳手，是一种能咬紧光滑圆柱体的扳手，通过两块半圆环作为开口，应用快拆拉杆作为调节螺丝，从而达到紧固接地线接地棒的目的。通过扳手的手柄可以很轻松、快速的拧紧或拧松接地棒。此扳手结构简单，操作快捷，可缩短接地线装设时间，减少人员肌肉劳损，提高了时间与经济的双重效益，为人员工作提供了极大的便利性。经现场应用证明，该扳手具有很好的实用价值和推广意义。

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