论文部分内容阅读
摘 要：挂钩式短路接地线是从事电气工作必不可少的一种安全工具，它便于携带，可在现场灵活使用，所以也叫便携式接地线。挂接地线是保护电力线路施工、检修人员的一道安全屏障，防止突然来电对工作人员人体造成伤害，所以在线路和变电施工中会频繁的使用。挂接地线的操作步骤是严肃、认真、必须符合技术规范要求的，是一项重要的电气安全技术措施，我们在频繁使用过程中，在重视其提高停电工作的安全度和可靠性的同时，必须考虑到其使用过程中更加 “科学”、“方便”、“安全”和“高效”。
关键词：绝缘操作杆 临时接地针 人机工程学 便携附件 平口接地夹
中图分类号:H01 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0152-02
1 挂钩式短路接地线背景介绍
1.1 挂钩式短路接地线挂的作用和重要性
挂钩式短路接地线挂是用于防止设备、线路突然来电，消除感应电压，放尽剩余电荷的临时接地的装置，用于线路和变电施工，为防止临近带电体产生静电感应触电或误合闸时保证安全之用。
1.2 挂钩式短路接地线的结构
接地线由绝缘操作杆、导线夹、短路线、接地线、汇流夹、临时接地针。
1.3 挂钩式短路接地线的组件要求
(1)接地操作棒采用绝缘性能与机械强度俱佳的高级环氧树脂、玻璃纤维精制而成。(2)短路线与接地线采用多股特细型铜质软绞线并外覆柔软、耐高温的透明绝缘护层制成，铜质软绞线其截面不准小于25平方毫米。(3)临时接地体——接地针，截面积不准小于190平方毫米如Φ16圆钢。
1.4 挂钩式短路接地线的操作要求
(1)在杆塔上悬挂接地线时，要求人体应始终与带电设备保持0.7米以上的安全距离。(2)接地线的接地针打入地下深度不准小于0.6米。
2 挂钩式短路接地线在使用中出现的问题
根据使用总结、文献资料和实验研究发现，挂钩式短路接地线在使用过程中的缺点主要表现在以下四个方面：
2.1 上下传递不方便
由于挂钩式短路接地线前端是由三根绝缘操作棒组成，所以杆塔的上下传递，只能用小绳同时捆绑三根绝缘操作棒，来实现上下传递工作。地勤工作人员捆绑难，高空施工人员解绳难，传递起来不方便。
2.2 高空操作不方便，使用过程中存在不安全因素
由于接地线通过捆绑三根绝缘操作棒，来实现上下传递的，所以当接地线传递到高空施工人员手中时，由于三根绝缘操作棒合并起来体积较大，一只手无法握住，就必须采用“抱”、“扛”等姿势来进行操作。其次接地线重量较大，高空人员无法手持绝缘操作棒进行操作，只能“抱”住绝缘操作棒进行挂地线的操作，不能保证操作人员与带电体的安全距离（不能小于0.7米），施工人员在挂接地线时，人体与接地线接触在一起，根本没有安全距离可言。
2.3 接地针受力后易变形
接地针在受力入地时，由于地质结构存在差异，当遇到地质较硬时就存在接地针上连接点受力不均，容易发生弯曲变形，严重影响日后正常使用。
由于原接地针需要在15cm处，打孔安装螺母，用于连接接地线，当接地针打孔后，破坏了原有的机械强度，接地针容易由于受力而发生弯曲变形。
2.4 接地线无法与接地网（圆钢、扁铁）连接
随着社会发展，生活环境不断改善，硬化地面越来越多，所以在的施工现场，常常会遇到接地针无法入地的现象，当遇到这种情况时，只能设法将接地线与附近的接地网连接，来实现临时接地线的作用。
现在常见到的接地网有两种：
(1)配电室内电气设备的接地网是由不小于40*4镀锌扁钢焊接组成的接地网。
(2)电杆上电气设备的保护接地网是由不小于LG-25的钢绞线作为引下线，通常在电杆下的1.8-2.0m处有一个短接卡，短接卡处用镀锌螺栓将钢绞线连接到接地扁铁上。
在常见的这两种接地网中，没有预留临时接地线的连接孔时，现场施工人员也就无法进行接地连接。有些人员图省事，就将临时接地线缠绕到了接地网（扁铁、圆钢、钢绞线）上，这样连接的临时接地线接触面不够紧密、导电性能差，起不到保护作用。
我们不难看出，挂钩式短路接地线在使用中存在的这些问题，与当今的人性化设计主流是格格不入的。
人机工程学又叫人因工程学或人类工程学，是以人——机（工具）关系为研究的对象，以实测、统计分析为基本的研究方法。国际人类功效学学会（IEA）为该学科所下的定义是最权威，最全面的定义，即，人因工程学士研究人在某种工作环境中的解剖学，生理学，和心理学等方面的各种因素；研究人和机器、使用工具及环境的相互作用；研究在工作中，家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率，人身安全和使用方便等问题的学科。具体到实用工具上来，也就是在工具的设计和制造方面完全按照工作现场使用的方便性、可靠性量身定做, 更加有益于提高工作效率。
综上来看，将人因工程的原理用于改进挂钩式短路接地线挂的设计可以说是急需的也是合适的。
3 改进方案
3.1 绝缘操作杆添加“便携附件”(图1)
为提高挂钩式短路接地线绝缘杆的整体操作性，使其杆上操作方便、安全、省力，通过添加“便携附件”来实现这个目的。
(1)“便携附件”固定在挂钩式短路接地线中相绝缘杆上，其它两只绝缘杆附着在“便携附件”两边，只用操作中相绝缘杆就可以控制整个挂钩式短路接地线的操作，操作起来非常方便、简单，高空操作人员也保证了安全距离（图2）。
(2)高空操作时在重力的作用下，中相绝缘杆与两边绝缘杆不在同一平面上，这样就简化了操作环境，操作起来更加直观。
3.2 接地针添加“螺丝连接孔”（图3）
为方便挂钩式短路接地线与工作现场接地网可靠连接，在原接地针上添加“螺丝连接孔”。只要接地网中有预留接地螺丝孔，便可以通过镀锌螺丝方便的进行可靠连接。
3.3 接地针添加“平口接地夹”（图4）
为方便挂钩式短路接地线与工作现场接地网可靠连接，在原接地针上添加“平口接地夹”。“平口接地夹”通过镀锌螺丝的作用，可以与接地网中的钢绞线、扁铁、圆钢进行可靠的连接。
3.4 使用整体形接地针
为防止接地针在受力入地过程中，因承力接点截面小，受力不均发生弯曲变形，接地针采用整体形接地针，承力接点加装扁铁增大截面，从而减少受力强度，减小由于受力而产手的变形。
由于现在使用的接地针是在接地体15公分处打孔安装螺丝，用于连接接地线（如图），这样的设计破坏了接地针的整体性和原有的机械强度。当接地针在外力作用下进入土壤时，接地针上下共同受力，中间部位受力过大后薄弱部分会发生弯曲变形，这就是接地针在使用中，连接接地线的部分容易发生弯曲的原因。
所以当接地针添加了“螺丝连接孔”和“平口接地夹”后，使用整体形接地极就可以解决这一缺点。
4 改造的投入
4.1 绝缘操作杆“便携附件”
(1)材料投入
镀锌圆钢：Φ6圆钢33CM
镀锌扁铁：-30*4镀锌扁铁15CM
镀锌螺丝：Φ6×3两个
4.1 制作绝缘操作杆 “便携附件”
(2)费用投入
制作“便携附件”共计费用6元，其中材料费3元，制作费3元。
4.2 接地极的改进
(1)材料投入
镀锌圆钢：Φ6圆钢5CM
镀锌扁铁：-40×4×4镀锌扁铁4块，-30×4×4镀锌扁铁1块
镀锌螺丝：φ16*50一个
(2)费用投入
接地极的改进共计费用7元，其中材料费4元，制作费3元。
两项共计费用13元，其中材料费7元，制作费6元。
5 带来的效益，费用小投入引来了安全大回报
（1）挂钩式短路接地线上下传递更加便捷，操作更加简单。当接地线安装上“便携附件”后，实际上只用操作中间一根绝缘操作棒，就可以控制整个接地线，所以上下传递只用捆绑、解开中间绝缘操作棒的导电夹。捆绑简单，传递安全，容易解开（图5）。
（2）高空挂地线操作更加简单、安全，接地线在“便携附件”的作用下，高空操作只用控制中间绝缘操作杆，就可以方便进行关于挂地线的所有工作（图6）。
（3）接地针与接地网连接更加方便。改造后的接地针添加“螺丝连接孔”和“平口接地夹”，这样就可以安全、可靠连接到接地网中，连接可以采用镀锌螺丝也可以采用平口接地夹连接（图7）。
对于挂钩式短路接地线的改进，所花费的费用是相当低廉的，一个“便携附件”也就几块钱，加上去以后，传递更方便、操作更规范，使高空挂地线人员的安全性得到了很大的提高。
接地针的改进所花费用也就几块钱，使用改造后的接地针，接地线接地更加可靠，方便了地线在各种工作环境中的使用，更加人性化。
6 结语
对于产品设计来说，设计师的工作就是“没有最好，只有更好”的不懈最求，对于使用者来说最大的悲哀就是满足于现状的接受存在缺陷的产品，当市场上没有更新更好的产品出现时，对于这些存在缺陷的产品熟视无睹。我们要认识到，随着电气化建设步伐的不断加快，一些常用工器具应该得到改进，使其更加人性化、安全化。
参考文献
[1] 丁玉兰,主编．人机工程学.北京理工大学出版社．
[2] 严扬,编著．人机工程学设计应用.中国轻工业出版社．
[3] 蔡军,徐邦跃,编著．世界著名设计公司卷.黑龙江科学技术出版社．
[4] 曲世惠,主编．电工作业.中国气象出版社．
[5] 宋守信,主编．电力安全人因管理.中国电力出版社．
关键词：绝缘操作杆 临时接地针 人机工程学 便携附件 平口接地夹
中图分类号:H01 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0152-02
1 挂钩式短路接地线背景介绍
1.1 挂钩式短路接地线挂的作用和重要性
挂钩式短路接地线挂是用于防止设备、线路突然来电，消除感应电压，放尽剩余电荷的临时接地的装置，用于线路和变电施工，为防止临近带电体产生静电感应触电或误合闸时保证安全之用。
1.2 挂钩式短路接地线的结构
接地线由绝缘操作杆、导线夹、短路线、接地线、汇流夹、临时接地针。
1.3 挂钩式短路接地线的组件要求
(1)接地操作棒采用绝缘性能与机械强度俱佳的高级环氧树脂、玻璃纤维精制而成。(2)短路线与接地线采用多股特细型铜质软绞线并外覆柔软、耐高温的透明绝缘护层制成，铜质软绞线其截面不准小于25平方毫米。(3)临时接地体——接地针，截面积不准小于190平方毫米如Φ16圆钢。
1.4 挂钩式短路接地线的操作要求
(1)在杆塔上悬挂接地线时，要求人体应始终与带电设备保持0.7米以上的安全距离。(2)接地线的接地针打入地下深度不准小于0.6米。
2 挂钩式短路接地线在使用中出现的问题
根据使用总结、文献资料和实验研究发现，挂钩式短路接地线在使用过程中的缺点主要表现在以下四个方面：
2.1 上下传递不方便
由于挂钩式短路接地线前端是由三根绝缘操作棒组成，所以杆塔的上下传递，只能用小绳同时捆绑三根绝缘操作棒，来实现上下传递工作。地勤工作人员捆绑难，高空施工人员解绳难，传递起来不方便。
2.2 高空操作不方便，使用过程中存在不安全因素
由于接地线通过捆绑三根绝缘操作棒，来实现上下传递的，所以当接地线传递到高空施工人员手中时，由于三根绝缘操作棒合并起来体积较大，一只手无法握住，就必须采用“抱”、“扛”等姿势来进行操作。其次接地线重量较大，高空人员无法手持绝缘操作棒进行操作，只能“抱”住绝缘操作棒进行挂地线的操作，不能保证操作人员与带电体的安全距离（不能小于0.7米），施工人员在挂接地线时，人体与接地线接触在一起，根本没有安全距离可言。
2.3 接地针受力后易变形
接地针在受力入地时，由于地质结构存在差异，当遇到地质较硬时就存在接地针上连接点受力不均，容易发生弯曲变形，严重影响日后正常使用。
由于原接地针需要在15cm处，打孔安装螺母，用于连接接地线，当接地针打孔后，破坏了原有的机械强度，接地针容易由于受力而发生弯曲变形。
2.4 接地线无法与接地网（圆钢、扁铁）连接
随着社会发展，生活环境不断改善，硬化地面越来越多，所以在的施工现场，常常会遇到接地针无法入地的现象，当遇到这种情况时，只能设法将接地线与附近的接地网连接，来实现临时接地线的作用。
现在常见到的接地网有两种：
(1)配电室内电气设备的接地网是由不小于40*4镀锌扁钢焊接组成的接地网。
(2)电杆上电气设备的保护接地网是由不小于LG-25的钢绞线作为引下线，通常在电杆下的1.8-2.0m处有一个短接卡，短接卡处用镀锌螺栓将钢绞线连接到接地扁铁上。
在常见的这两种接地网中，没有预留临时接地线的连接孔时，现场施工人员也就无法进行接地连接。有些人员图省事，就将临时接地线缠绕到了接地网（扁铁、圆钢、钢绞线）上，这样连接的临时接地线接触面不够紧密、导电性能差，起不到保护作用。
我们不难看出，挂钩式短路接地线在使用中存在的这些问题，与当今的人性化设计主流是格格不入的。
人机工程学又叫人因工程学或人类工程学，是以人——机（工具）关系为研究的对象，以实测、统计分析为基本的研究方法。国际人类功效学学会（IEA）为该学科所下的定义是最权威，最全面的定义，即，人因工程学士研究人在某种工作环境中的解剖学，生理学，和心理学等方面的各种因素；研究人和机器、使用工具及环境的相互作用；研究在工作中，家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率，人身安全和使用方便等问题的学科。具体到实用工具上来，也就是在工具的设计和制造方面完全按照工作现场使用的方便性、可靠性量身定做, 更加有益于提高工作效率。
综上来看，将人因工程的原理用于改进挂钩式短路接地线挂的设计可以说是急需的也是合适的。
3 改进方案
3.1 绝缘操作杆添加“便携附件”(图1)
为提高挂钩式短路接地线绝缘杆的整体操作性，使其杆上操作方便、安全、省力，通过添加“便携附件”来实现这个目的。
(1)“便携附件”固定在挂钩式短路接地线中相绝缘杆上，其它两只绝缘杆附着在“便携附件”两边，只用操作中相绝缘杆就可以控制整个挂钩式短路接地线的操作，操作起来非常方便、简单，高空操作人员也保证了安全距离（图2）。
(2)高空操作时在重力的作用下，中相绝缘杆与两边绝缘杆不在同一平面上，这样就简化了操作环境，操作起来更加直观。
3.2 接地针添加“螺丝连接孔”（图3）
为方便挂钩式短路接地线与工作现场接地网可靠连接，在原接地针上添加“螺丝连接孔”。只要接地网中有预留接地螺丝孔，便可以通过镀锌螺丝方便的进行可靠连接。
3.3 接地针添加“平口接地夹”（图4）
为方便挂钩式短路接地线与工作现场接地网可靠连接，在原接地针上添加“平口接地夹”。“平口接地夹”通过镀锌螺丝的作用，可以与接地网中的钢绞线、扁铁、圆钢进行可靠的连接。
3.4 使用整体形接地针
为防止接地针在受力入地过程中，因承力接点截面小，受力不均发生弯曲变形，接地针采用整体形接地针，承力接点加装扁铁增大截面，从而减少受力强度，减小由于受力而产手的变形。
由于现在使用的接地针是在接地体15公分处打孔安装螺丝，用于连接接地线（如图），这样的设计破坏了接地针的整体性和原有的机械强度。当接地针在外力作用下进入土壤时，接地针上下共同受力，中间部位受力过大后薄弱部分会发生弯曲变形，这就是接地针在使用中，连接接地线的部分容易发生弯曲的原因。
所以当接地针添加了“螺丝连接孔”和“平口接地夹”后，使用整体形接地极就可以解决这一缺点。
4 改造的投入
4.1 绝缘操作杆“便携附件”
(1)材料投入
镀锌圆钢：Φ6圆钢33CM
镀锌扁铁：-30*4镀锌扁铁15CM
镀锌螺丝：Φ6×3两个
4.1 制作绝缘操作杆 “便携附件”
(2)费用投入
制作“便携附件”共计费用6元，其中材料费3元，制作费3元。
4.2 接地极的改进
(1)材料投入
镀锌圆钢：Φ6圆钢5CM
镀锌扁铁：-40×4×4镀锌扁铁4块，-30×4×4镀锌扁铁1块
镀锌螺丝：φ16*50一个
(2)费用投入
接地极的改进共计费用7元，其中材料费4元，制作费3元。
两项共计费用13元，其中材料费7元，制作费6元。
5 带来的效益，费用小投入引来了安全大回报
（1）挂钩式短路接地线上下传递更加便捷，操作更加简单。当接地线安装上“便携附件”后，实际上只用操作中间一根绝缘操作棒，就可以控制整个接地线，所以上下传递只用捆绑、解开中间绝缘操作棒的导电夹。捆绑简单，传递安全，容易解开（图5）。
（2）高空挂地线操作更加简单、安全，接地线在“便携附件”的作用下，高空操作只用控制中间绝缘操作杆，就可以方便进行关于挂地线的所有工作（图6）。
（3）接地针与接地网连接更加方便。改造后的接地针添加“螺丝连接孔”和“平口接地夹”，这样就可以安全、可靠连接到接地网中，连接可以采用镀锌螺丝也可以采用平口接地夹连接（图7）。
对于挂钩式短路接地线的改进，所花费的费用是相当低廉的，一个“便携附件”也就几块钱，加上去以后，传递更方便、操作更规范，使高空挂地线人员的安全性得到了很大的提高。
接地针的改进所花费用也就几块钱，使用改造后的接地针，接地线接地更加可靠，方便了地线在各种工作环境中的使用，更加人性化。
6 结语
对于产品设计来说，设计师的工作就是“没有最好，只有更好”的不懈最求，对于使用者来说最大的悲哀就是满足于现状的接受存在缺陷的产品，当市场上没有更新更好的产品出现时，对于这些存在缺陷的产品熟视无睹。我们要认识到，随着电气化建设步伐的不断加快，一些常用工器具应该得到改进，使其更加人性化、安全化。
参考文献
[1] 丁玉兰,主编．人机工程学.北京理工大学出版社．
[2] 严扬,编著．人机工程学设计应用.中国轻工业出版社．
[3] 蔡军,徐邦跃,编著．世界著名设计公司卷.黑龙江科学技术出版社．
[4] 曲世惠,主编．电工作业.中国气象出版社．
[5] 宋守信,主编．电力安全人因管理.中国电力出版社．