開關柜多功能成套操作工具箱的研制

梁 晟，馮若愚

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

開關柜多功能成套操作工具箱的研制

梁 晟，馮若愚

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

上海地區在開關柜手車以及隔離開關、接地閘刀手搖操作過程中一般存在操作手柄種類多，容易帶錯；部分高壓開關柜手車結構不合理，手柄與地面之間距離太短；變電站內所有轉動手柄多為“Z”形結構，旋轉時受力點不在同一軸心容易發生手柄滑出，進而可能引發動靜觸頭之間長時間放電現象。為解決這些問題，開發了一種新的開關柜多功能成套操作工具箱，該工具箱具有泛用性的結構，操作方便，安全系數高的特點。

開關柜；多功能；成套；工具箱

隨著我國電網建設的飛速發展，開關柜生產廠家也劇增，目前在110 kV及以下高壓開關柜手車操作中使用較多的是手動搖把式，搖把種類較多，操作時需要攜帶多種工器具，運維人員在手車搖進搖出過程中經常發生“脫把”現象，這不但會大大降低倒閘操作的效率，嚴重時還可能會造成人身傷亡等事故。

上海地區開關柜手車及隔離開關、接地刀閘手搖操作過程中一般存在以下問題：(1)操作手柄種類繁多，容易帶錯；(2)部分高壓開關柜手車結構不合理，手柄與地面之間距離太短；(3)變電站內所用轉動手柄多為“Z”形結構，旋轉時受力點不在同一軸心容易發生手柄滑出，進而可能引發動靜觸頭之間長時間放電現象。以青浦地區為例，30多座35 kV開關站內轉動手柄都絕大部分為“Z”形，另外ABB電氣公司生產的35 kV ZS3.2鎧裝式金屬全封閉型高壓開關柜手車操作孔與地面距離僅為32 cm。

為了提高電力部門的搶修維護高效性，需要研制一種新的開關柜成套操作工具箱來解決搖手柄設計形狀不合理、“脫把”以及通用性差等問題，具有重要的現實意義與應用價值。

1 方案設計

日常的運維檢修與搶修工作對工器具的各項要求較高，新開發的工具必須在安全性、施工質量方面達到要求，且有利于作業人員操作，能在較短的時間內完成作業。因此，新開發的操作工具必須具備以下條件：操作手柄具有相當的泛用性，能滿足大部分作業要求；操作手柄應保證有足夠的機械強度，防止在操作過程中發生變形、斷裂；結構簡單，攜帶方便，使用簡便。

1.1 開發流程

新工具的開發流程如圖1所示。參照開關柜作業工器具的一般開發流程和《10 kV KYN型鎧裝移開式戶內交流封閉開關柜維護檢修導則》，首先進行原理設計和材料選擇，制作出樣品；然后對樣品進行電氣試驗和機械試驗，若試驗不合格，則重新進行設計，直至符合試驗要求；最后在變電站內進行試用，對存在的問題進行修正[1]。

圖1 工具開發流程

1.2 操作手柄設計

操作手柄的結構如圖2所示，包括手柄、手柄加長桿、力矩手柄桿、接頭插口等5個部分。根據《10 kV KYN型鎧裝移開式戶內交流封閉開關柜維護檢修導則》的要求，將接地操作桿套在接地軸上時，在90°范圍內作順時針和逆時針旋轉各部分應旋轉靈活，不得有卡滯現象。考慮到開關柜的各個型號以及規格。將操作手柄長度為0.15 m，手柄加長桿長度為0.1 m，用來增加操作距離，保證足夠的安全距離。力矩手柄桿長度為0.4 m，可以左右滑動調整力臂，保證操作人員能較省力地進行相關操作。接頭插口采用彈簧卡口的結構，從而方便接頭更換，接觸牢靠；同時，絕緣桿必須達到一定的機械強度，防止在操作過程中發生變形和斷裂手柄是采用硬度達到HRC 28-32的40Cr鋼一次成型制成，能夠滿足機械強度的要求。進行開關柜作業時，鑒于各類開關柜式樣差異，且接地閘刀操作孔離地位置不一，尤其是ZS3.2鎧裝式金屬封閉性高壓開關，操作孔離地距離僅為32 cm，因此操作人員必須彎下腰很變扭的進行工作，不僅操作起來不方便，而且使得施工人員發不上力，有一定的施工難度。為了解決這些問題，將接頭套筒設計成萬向接頭，這樣接頭即可實現萬象轉變，方便在各種情況下實施操作。

圖2 操作手柄結構示意圖

1.3 接頭設計

結合青浦地區目前變電站內各個開關柜手車、隔離開關的結構，同時保證操作工具的多功能性，此次接頭分為接地閘刀接頭以及儲能接頭以及箱變接頭共計3大類。

接地閘刀接頭規格如圖3所示。基本滿足青浦了各個金屬鎧裝式開關柜的需求，其中極大部分為KYN28A-12，

圖3 接地閘刀接頭規格示意圖

儲能接頭規格如圖4所示。由上至下分別是適用于電容器開關以及VD5開關的儲能接頭，適用于站用變開關SM6的儲能接頭，適用于VD4開關的儲能接頭。

圖4 儲能接頭規格示意圖

箱變接頭規格如圖5所示。

圖5 箱變接頭規格示意圖

1.4 材料選擇

操作手柄和接頭的材料要有耐腐蝕、機械強度大、質輕的特點，因此選擇40Cr鋼是一個最優的選擇。調質處理后具有良好的綜合力學性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。

2 應用效果

根據設計方案，萬向操作手柄和接頭實物如圖6所示。將40Cr通用開關柜多功能成套操作工具送到上海工程技術大學進行試驗，并出具檢測報告，試驗結果顯示此操作棒機械強度符合既定的要求，可以進行試用。

圖6 萬向操作手柄與常用規格轉接頭

為檢查應用效果，在35 kV勝利站內進行試驗，如圖7所示。作業人員至變電站內根據現場開關柜類型迅速匹配到了操作箱內接頭，組裝完畢后即對該接地閘刀進行操作，通過改變力矩手柄桿的長度，盡可能的增加了力臂，使得操作過程流暢，一次成功。隨后又對站內站用變開關進行了斷路器儲能測試，鑒于高度與操作舒適度問題，此時取下力矩手柄桿，通過加長后的手柄直接進行操作，儲能過程中并未遇到卡澀等狀況，順利的完成了斷路器本體儲能。

圖7 變電站的應用

通過試驗，體現出萬向操作手柄使用方便的特點，施工前無需再花費時間去安全工器具箱內尋找對應的操作工具，且符合安全規定，從進站工作開始計時至工作結束總耗時16 min，遠比無操作工具箱時的耗時30 min節約了14 min，達到預定目標。

3 效益分析

該操作工具箱組裝簡單，成本低廉，維護費用較少。如進行變電站或者開關站的搶修，老站內常常會發生操作手柄不匹配或者找不到的情況，此時再去取回相應的工器具不僅降低了工作效率，更是增加了搶修的時間，增加了居民的停電時間，影響國家電網的社會責任。同時將春秋季繁忙時期多臺開關柜日常檢修工作時間從原來90 min縮短至30 min。

自行研制的開關柜成套操作工具箱，解決了市面上現有的成套操作工具型號不齊全，不符合供電公司現場實際這一系列問題。同時實現了接地閘刀、儲能、操作一體化，大大減少了工作人員工作強度，減輕了配置操作工具的花費，提高了員工工作效率，減少了搶修時間。

4 結語

為優化解決開關柜手車以及隔離開關、接地閘刀在操作時遇到的一系列實際問題，開發了適合于變電運維搶修多功能成套操作工具箱，該操作工具滿足機械強度的要求，攜帶方便，操作簡單，不受現場條件影響，彌補了操作工器具不齊全的缺點，具有一定的經濟效益和社會效益。

[1] 上海市電力公司組編．國家電網公司電力安全工作規程變電部分[M]．北京：中國電力出版社，2014．

DevelopmentofSwitchgearMulti-FunctionalKit

LIANG Sheng，FENG Ruoyu

(State Grid Qingpu Power Supply Company, SMEPC, Shanghai 201799, China)

Various types of operating handles makes us bring the wrong tool easily in operating the switchgear trolley, the disconnecting switch and the earthing switch in Shanghai. Moreover, some of the high-voltage switchgear trolley structure is unreasonable; the distance between the handle and the ground is too short; the rotary handle used in substation is in Z-shaped structure; the handle is prone to slide for the rotation of the force point is not at the same axis, which may lead to the long-time discharge phenomenon between the static and dynamic contact. In order to solve this problems, a new multi-functional kit is developed, which has advantages of versatile structure, convenient operation, and high safety coefficient.

switchgear; multi-function; complete set; toolbox

10.11973/dlyny201705039

梁 晟(1989—)，男，助理工程師，從事電力企業變電設備運行維修工作。

TM76

B

2095-1256(2017)05-0653-04

2017-08-23

(本文編輯：楊林青)