高壓開關(guān)柜多功能絕緣夾鉗的研制

薛會強

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司,寧夏 固原 756000)

0 引 言

目前，在電力變電站10 kV，35 kV系統(tǒng)中普遍使用室內(nèi)高壓開關(guān)柜，受不接地系統(tǒng)運行方式的影響，發(fā)生單相接地和諧振的頻率很高[1]，以致出現(xiàn)將安裝在開關(guān)柜內(nèi)的電壓互感器熔絲熔斷的現(xiàn)象[2]。此外電壓互感器均安裝在高壓開關(guān)柜下部靠后柜門處，距離前門有1 m多距離，而且在更換過程中手臂很難觸及開關(guān)柜內(nèi)熔斷器，無法更換；另外熔斷器更換時，運維人員需半身探入柜內(nèi)更換，不能保證足夠的安全距離，極易造成人員觸電的風(fēng)險。為了解決因開關(guān)柜設(shè)計缺陷帶來的更換柜內(nèi)熔斷器困難的問題，以及開關(guān)柜內(nèi)熔斷器更換時危險系數(shù)大的現(xiàn)狀，考慮研制一種專用工器具來幫助運維人員更換不同型號電壓互感器熔斷器的絕緣拆裝工作，不僅可以減少工作人員觸電的風(fēng)險，還可以縮短更換熔斷器的時間，提高工作效率。

1 方案提出

1.1 方案1——機械推桿式絕緣夾鉗

此方案通過機械推桿將需要更換的熔斷器取下，通過軌道傳送到開關(guān)柜窗口，由運維人員將新的熔斷器裝上，然后再裝入固定位置，但此方案存在以下缺陷：

1)電機與電源模塊損壞率較高，若電機故障則工作鉗口無法正常開合，可靠性較低；

2)裝置用電池供電，需要經(jīng)常更換電池，或給電池充電，增加維護成本和工作量；

3)因為裝置動力部分由電源模塊、電機模塊和齒輪拉絲三者組成，導(dǎo)致裝置整體重量超過預(yù)期目標(biāo)，不便攜帶。

1.2 方案2——遙控智能型絕緣夾鉗

操作人員使用遙控系統(tǒng)通過無線傳輸，將命令發(fā)送至執(zhí)行系統(tǒng)中，執(zhí)行系統(tǒng)安裝在開關(guān)柜內(nèi)，收到遙控信號，通過智能式機械手，執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行遙控命令[3]。此方案利用遙控系統(tǒng)+執(zhí)行系統(tǒng)配合，可靠性較高，但對執(zhí)行系統(tǒng)智能機械手精密度要求較高，需要定期進(jìn)行專業(yè)化的維護；并且制作復(fù)雜，制作成本高，集成度高，維護工作量大。

1.3 方案3——多功能熔斷器絕緣夾鉗

熔斷器絕緣夾鉗[4]由三部分組成：工作鉗口、轉(zhuǎn)動部分和絕緣桿。兩只手握在護環(huán)以下的手柄處，雙手向外側(cè)用力，利用活動軸打開鉗口，更換直徑為50 mm的熔斷器時，將熔斷器中部夾在大鉗口內(nèi)；更換直徑為25 mm的熔斷器時，將熔斷器中部夾在小鉗口內(nèi)。鉗口卡住熔斷器后，雙手向內(nèi)用力，卡緊熔斷器取下或者安上。此方案具有以下優(yōu)點：多功能手動絕緣夾鉗可自由控制鉗口開合，沒有復(fù)雜的電路設(shè)計，可靠性較高。需定期對轉(zhuǎn)動動力部分進(jìn)行加潤滑油防止生銹。從經(jīng)濟性、可靠性、運行維護便捷性方面考慮，多功能絕緣夾鉗構(gòu)造簡單，重量輕，便于攜帶。

經(jīng)比較以上3種方案，最終選用方案3。

2 方案實施

2.1 絕緣桿的選擇

1)為保證操作時人員與設(shè)備有足夠的絕緣安全距離，根據(jù)文獻(xiàn)[5]中的規(guī)定：10 kV設(shè)備不停電時安全距離不小于0.7 m,35 kV設(shè)備不停電時安全距離不小于1.0 m，絕緣操作桿的絕緣部分長度不得小于1.0 m。

2)絕緣桿材料需耐壓強度高、耐腐蝕、耐潮濕、機械強度大。

3)絕緣臂質(zhì)輕、外表光滑、使用舒適，且直徑小于30 mm，便于操作及攜帶。

因此，絕緣臂采用常用的環(huán)氧樹脂絕緣管，長度為1 000 mm，直徑為30 mm。

2.2 工作鉗口的選擇

表1 工作鉗口的選擇方案

2.3 動力部分的選擇

表2 動力部分的選擇方案

通過以上方案，最終設(shè)計出多功能絕緣夾鉗，對加工好的各個部件進(jìn)行了組裝及焊接，如圖1、圖2所示。

圖1 多功能絕緣夾鉗

圖2 多功能高壓開關(guān)柜熔斷器絕緣夾鉗實物

3 試驗效果

對絕緣夾鉗進(jìn)行35 kV工頻耐壓試驗，試驗結(jié)果符合文獻(xiàn)[5]中的相關(guān)要求。對熔斷器所處位置與柜門的直線距離最長的10 kV消弧柜，未使用機械手時需要整個手臂探入，操作困難且十分危險，而使用新的絕緣夾鉗時手臂探入不到0.1 m，從而解決運維人員半身探入柜內(nèi)的風(fēng)險。

運用新的裝置對現(xiàn)場直徑為25 mm和50 mm的熔斷器進(jìn)行試驗，能夠成功裝卸熔斷器，如圖3和圖4所示。

圖3 熔斷器(直徑為25 mm)更換正面

圖4 熔斷器(直徑為50 mm)更換正面

4 結(jié) 論

針對高壓開關(guān)柜內(nèi)熔斷器直接手工更換觸及帶電設(shè)備的問題，研制一種更換熔斷器絕緣夾鉗的工具，其構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，便于攜帶。不僅解決運維人員半身探入柜內(nèi)手工更換的風(fēng)險，同時可實現(xiàn)操作者與設(shè)備隔離；另外可以更換直徑為25 mm和50 mm的不同型號的熔斷器，操作簡便，省時省力，提升工作效率。此外其使用穩(wěn)定性高，極大提升整個更換過程的安全性，降低作業(yè)風(fēng)險，從而提高電網(wǎng)可靠性。