更換10kV快速接地刀閘彈簧工具的設計與研究

廣東電網有限責任公司江門供電局 甘建達

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更換10kV快速接地刀閘彈簧工具的設計與研究

廣東電網有限責任公司江門供電局 甘建達

為了提高10kV快速接地刀閘彈簧更換效率，筆者團隊設計制作一種專用工具。本文通過詳細闡述了10kV快速接地刀閘的結構組成，并對刀閘彈簧進行力學分析，針對性設計專用安裝工具。筆者團隊研究與設計的10kV快速接地刀閘彈簧更換工具能夠克服傳統人工操作的不足，滿足現場生產需要，值得生產推廣。

快速接地刀閘；彈簧；檢修；專用工具

0　引言

快速接地刀閘又稱快速接地開關，是變電站中一次設備。本文介紹的快速接地刀閘為敞開式結構，常用在10kV高壓開關柜中配合隔離開關使用。在10kV線路操作斷路器停電后，快速接地刀閘配合拉開的隔離開關可以使開關柜處于接地檢修狀態，保證被檢修的設備停電部分可靠接地，從而保證檢修人員的人身安全。由于近年來電網公司對一次設備的檢修維護提出更高的要求，10kV開關柜的檢修頻率進一步提升，使得快速接地刀閘分合頻率也進一步的提高，而且隨著開關柜投運年份的遞增，近年來快速接地刀閘已經開始出現彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障。快速接地刀閘的可靠性直接影響著檢修人員的人身安全，一但出現彈簧掉落，整個開關柜就有可能發生接地，因此，更換接地刀閘彈簧相關部件是消除快速接在刀閘彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障的主要內容［1-4］。

本文闡述了快速接在刀閘的結構組成，對更換接地刀閘彈簧過程進行分析，介紹。

筆者團隊設計研發的快速接地刀閘彈簧專用工具的結構特征，講解該專用工具的現場操作原理，歸納總結專用工具的創新點和推廣價值。

1 快速接地刀閘結構

本文所研究的快速接地刀閘為敞開式結構。由3個靜觸頭固定在絕緣支柱子上，操作桿帶動動觸頭進行合閘，兩條長度為15CM，直徑3.5CM的彈簧提供合閘時的作用力，保證接地刀閘的可靠合閘。快速接地刀閘的結構如圖1所示。圖1顯示的刀閘處于合閘狀態，更換彈簧時只能在合閘狀態進行作業，因此本文也僅對合閘狀態的快速接地刀閘進行研究分析。

圖1　快速接地刀閘結構圖

2 安裝接地刀閘彈簧的力學分析

根據力學知識，忽略彈簧自身重力的情況下，可以推斷正常狀態下接地刀閘的彈簧上的彈力與底座的支持力大小相等。當接地刀閘處于合位時，彈簧的彈力已經最小，共受到兩個力，分別為彈簧的彈力F1，刀閘底座的支持力F2。彈簧彈力、刀閘底座的支持力構成平衡力，此時彈簧處于伸展狀態。伸展狀態的彈簧長度為10CM

因此，在安裝彈簧時，需要在彈簧的兩端同時加一個最夠大壓力F3，使得自然狀態15CM的彈簧壓縮到10CM，保持這個力F3不變，使彈簧一直保持在10CM的狀態下然后安裝彈簧在接地刀閘上，注意此時刀閘要在合閘位置。

圖2　接地刀閘彈簧安裝過程圖

3 專用工具的結構設計

針對接地刀閘彈簧的安裝過程分析，引用鉗子的力學理念，對專用安裝工具進行有針對性的設計研發。筆者團隊設計的專用工具包含壓板部分、把手操作部分、作用力傳導部分3個部分。壓板部分主要包括上壓板、下壓板和轉動板三個部分，在操作過程中上、下壓板具備固定彈簧與及壓縮彈簧的作用，轉動板的作用是使上、下壓板只能上下移動但不能左右交叉移動，并起到組合整個工具的作用。把手操作主要由一個棘輪板手組成，操作把手是主要的檢修人員的發力部位，棘輪板手作用就是能夠保持作用力使彈簧形變保持不變。作用力傳導部分就是由兩顆螺母加一條12mm的雙向螺絲組成，兩顆螺母分別焊死在上、下壓板上，當雙向螺絲受力轉動時便帶動上、下壓板相互靠攏，從而壓縮彈簧。整個更換接地刀閘彈簧專用工具的結構如圖3、圖4所示［5-6］。

圖3　專用工具結構側視圖

圖4　專用工具結構三維立體圖

4 專用工具的操作原理

操作專用工具進行安裝彈簧：將彈簧裝上兩個頂膠（圖2所示），拆出底座的軸銷然后連同彈簧安放在工具的上、下壓板上，轉動棘輪板手使工具微微收緊彈簧；將彈簧的底部安裝在接地刀閘上，固定住彈簧的一端，開始轉動棘輪板手進行壓縮彈簧，當壓縮彈簧到合適位置時，裝上軸銷，整個安裝過程結束，安裝操作完成［7］。

接地刀閘的彈簧拆除工作可看做安裝過程的逆過程，但除非有必要，一般不會去拆除接地刀閘的彈簧。所以本文就接地刀閘出現缺陷需要更換彈簧相關部件進行了詳細的論述，因而彈簧的拆除在此就不贅述。

5 結論

筆者團隊設計的專用工具巧妙地對更換10kV快速接地刀閘彈簧工作進行改進優化。相對傳統人工操作，使用專用工具操作可以使安裝工作更簡便快捷，便于檢修人員解放雙手，降低作業風險點。

目前，專用工具已經生產出成品，并已在現場檢修工作進行試用；現場反饋良好，是一種良好的專用工具，具備生產現場推廣價值。

［1］廣東電網公司組.電力專業知識［ M］.廣東高等教育出版社.

［2］侯仲吉.適用于大動熱穩定電流的戶內隔離開關［J］.高電壓技術1980，10.

［3］王憲生.戶內高壓隔離開關動穩定性的探討［J］.高電壓技術，1986，4.

［4］盛明學，王志清.戶外高壓隔離開關常見故障的原因分析與處理［J］.高壓電器2010，10.

［5］［加］布朗諾維克，［白俄］康奇茲，［俄羅斯］米西金.電接觸理論、應用與技術［M］.許良軍，等譯.北京: 機械工業出版社，2010.

［6］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.中國高等教育出版社.

［7］王煥定，祁皚.結構力學［M］.清華大學出版社.

甘建達（1988-），男，廣東臺山人，廣東電網有限責任公司江門供電局助理工程師，主要研究方向：變電設備維護與檢修。