變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)的研制

呂 健，王 強(qiáng)，孫 磊，李 垚

（國(guó)網(wǎng)山東淄博供電公司，山東 淄博 255000）

1 選題理由

目前國(guó)網(wǎng)山東淄博供電公司所管轄30 座220 kV變電站、84 座110 kV 變電站和14 座35 kV 變電站，與此同時(shí)，隨著每年都有新建變電站投入運(yùn)行，所管轄的變電站逐年增多，變電站所采用的10、35 kV手車(chē)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備多種多樣，其生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，不同生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的手車(chē)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備各不相同，同時(shí)變電站在后期更換、改造投運(yùn)的新手車(chē)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備與其他原有設(shè)備可能也不相同，這也造成不同變電站甚至是同一個(gè)變電站，手車(chē)開(kāi)關(guān)柜檢修小車(chē)類(lèi)型眾多[1-2]。

10、35 kV 手車(chē)開(kāi)關(guān)柜是10、35 kV 電壓等級(jí)的一種常用開(kāi)關(guān)設(shè)備，在柜體前面設(shè)有斷路器室、母線(xiàn)室及電纜室分隔開(kāi)，母線(xiàn)室在中間的開(kāi)關(guān)柜又稱(chēng)為中置式開(kāi)關(guān)柜。在柜體的母線(xiàn)室內(nèi)設(shè)有手車(chē)開(kāi)關(guān)、隔離手車(chē)、TV 手車(chē)、避雷器手車(chē)等各種不同型號(hào)的手車(chē)元件[3-5]。目前，開(kāi)關(guān)柜手車(chē)在檢修過(guò)程中使用的檢修小車(chē)主要是平臺(tái)式檢修小車(chē)。

通過(guò)對(duì)國(guó)網(wǎng)山東淄博供電公司變電運(yùn)維中心近4 年（2018-2021 年）倒閘操作記錄進(jìn)行查詢(xún)，發(fā)現(xiàn)將手車(chē)開(kāi)關(guān)柜手車(chē)?yán)翙z修位置的操作次數(shù)成逐年遞增趨勢(shì)，2021 年達(dá)到168 次，如表1 所示。

表1 2018-2021 年手車(chē)?yán)翙z修位置的操作次數(shù)

由于手車(chē)開(kāi)關(guān)、隔離手車(chē)、TV 手車(chē)、避雷器手車(chē)等各種不同型號(hào)的手車(chē)，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的不同型號(hào)手車(chē)開(kāi)關(guān)高度、寬度和重量存在較大差異，在大型操作中須要操作多種手車(chē)時(shí)，經(jīng)常須要多次更換使用相對(duì)應(yīng)類(lèi)型的檢修小車(chē)，只能手動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)以完成對(duì)位工作，操作過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，給運(yùn)維人員操作增加了難度。

在母線(xiàn)停送電操作中，運(yùn)維人員須要將不同種類(lèi)的手車(chē)?yán)翙z修位置進(jìn)行檢修，因此須要使用不同的檢修小車(chē)。小組成員選擇了最近有母線(xiàn)停送電操作10 座變電站，統(tǒng)計(jì)手車(chē)開(kāi)關(guān)柜檢修小車(chē)的種類(lèi)都在3 種以上，以及停母線(xiàn)操作中將一臺(tái)手車(chē)?yán)翙z修位置所需時(shí)間平均為21.60 min。

綜上所述，研制一種變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)，能夠適用于所有類(lèi)型開(kāi)關(guān)柜，電動(dòng)調(diào)節(jié)寬度和高度，高效精準(zhǔn)對(duì)位，縮短操作時(shí)間，提高開(kāi)關(guān)車(chē)檢修時(shí)倒閘操作效率，降低減輕運(yùn)維人員工作強(qiáng)度。

2 目標(biāo)設(shè)定

研制種變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)將一臺(tái)手車(chē)?yán)翙z修位置所需時(shí)間小于15 min。將一臺(tái)手車(chē)?yán)翙z修位置所需時(shí)間包括手車(chē)?yán)翙z修位置操作時(shí)間、高度等調(diào)節(jié)時(shí)間、將檢修小車(chē)移動(dòng)至操作位置的時(shí)間，即t=t操作+t調(diào)節(jié)+t移動(dòng)。

3 提出并確定最佳方案

小組成員根據(jù)叉車(chē)式AGV 小車(chē)以及各檢修小車(chē)廠(chǎng)家的設(shè)計(jì)思路，針對(duì)研制一種變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)的設(shè)計(jì)思路：借鑒叉車(chē)式AGV小車(chē)整體結(jié)構(gòu)。提出方案一：叉車(chē)式結(jié)構(gòu)的變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)方案；借鑒各檢修小車(chē)廠(chǎng)家設(shè)計(jì)思路，提出方案二：平臺(tái)式結(jié)構(gòu)的變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)方案。對(duì)2 種方案從使用范圍、設(shè)計(jì)難度、穩(wěn)定性、使用難易程度進(jìn)行分析，如表2 所示。

表2 方案對(duì)比

根據(jù)綜合分析，小組成員最終確定研制一種變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)采用方案一：叉車(chē)式結(jié)構(gòu)的變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)，同時(shí)對(duì)方案進(jìn)行分解。

4 制定對(duì)策及實(shí)施

4.1 安裝直流電機(jī)

直流電機(jī)輸出效率性能優(yōu)于交流電機(jī)，可以用電池進(jìn)行供電，使用更加方便。直流電機(jī)部分組裝完成后，對(duì)直流電機(jī)部分與鉛酸蓄電池進(jìn)行了連接調(diào)試。

4.2 制作蝸輪蝸桿

蝸輪蝸桿式的傳動(dòng)比性能與承重穩(wěn)定性性能都優(yōu)于錐形輪式傳動(dòng)，傳動(dòng)效率方面二者相差不大。傳動(dòng)性能方面，由于蝸輪蝸桿式傳動(dòng)只能正向轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此具有自鎖功能。而錐形輪傳動(dòng)方式則不具備這樣的功能。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工制作蝸輪蝸桿，制作完成后的蝸輪蝸桿以及絲杠經(jīng)測(cè)量符合尺寸要求，完成蝸輪蝸桿之間的連接，對(duì)組裝完成的傳動(dòng)單元進(jìn)行試驗(yàn)。

4.3 制作操作按鍵

采用按鍵操作傳動(dòng)單元進(jìn)行升降，可調(diào)檔位多，操作精度高。按設(shè)計(jì)要求制作操作按鍵，與連接傳動(dòng)單元連接進(jìn)行試驗(yàn)。

4.4 制作并在小車(chē)框架上加裝穩(wěn)定軸承

軸承式操作固定單元將固定軸承嵌入或焊接在檢修小車(chē)側(cè)面，利用固定軸承連接操作單元與傳動(dòng)單元。按設(shè)計(jì)要求制作軸承，并與車(chē)體進(jìn)行焊接，將軸承與操作按鍵連接后進(jìn)行試驗(yàn)。

4.5 安裝萬(wàn)向輪

萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向靈活。移動(dòng)速度塊。根據(jù)萬(wàn)向輪尺寸，安裝在小車(chē)框架，進(jìn)行萬(wàn)向輪性能測(cè)試。

4.6 安裝鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池輸出電壓穩(wěn)定性好，續(xù)航能力強(qiáng)。根據(jù)所需鉛酸蓄電池容量、電壓，安裝在檢修小車(chē)框架，進(jìn)行鉛酸蓄電池性能測(cè)試。

4.7 制作單邊限位式軌道

限位單元設(shè)置在叉車(chē)式檢修小車(chē)兩側(cè)以及頂部的遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)柜側(cè)，用于限制開(kāi)關(guān)手車(chē)位置，防止拉出開(kāi)關(guān)手車(chē)時(shí)手車(chē)位置碰撞小車(chē)其他調(diào)節(jié)部分。單邊限位式軌道在結(jié)構(gòu)、重量、成本上均就有較大優(yōu)勢(shì)，最終選擇單邊限位式。確定單邊軌道尺寸，按尺寸要求制作軌道，將軌道固定后進(jìn)行試驗(yàn)。

4.8 加工限位柱并安裝

熱塑橡膠材質(zhì)限位柱的抗撞擊性能及耐久性更好。因此，選擇熱塑橡膠材質(zhì)限位柱為最佳方案。按照設(shè)計(jì)要求加工限位柱，并在叉車(chē)式臺(tái)面上安裝，對(duì)安裝完成的限位柱進(jìn)行撞擊試驗(yàn)。

4.9 整體組裝試驗(yàn)

將制作完成的各零部件進(jìn)行了組裝、焊接，將高度調(diào)節(jié)單元、寬度調(diào)節(jié)單元、動(dòng)力單元及車(chē)體框架等部分組裝成變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)。實(shí)物圖如圖1 所示。

圖1 變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)

經(jīng)開(kāi)關(guān)柜檢修小車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家鑒定測(cè)試合格后，測(cè)試檢修小車(chē)調(diào)節(jié)至各種不同高度、寬度尺寸時(shí)，均能承重180 kg，滿(mǎn)足所轄變電站手車(chē)開(kāi)關(guān)最大重量為160 kg 的要求，承重性、穩(wěn)定性良好。

5 效果檢查

變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)裝配加工完畢并經(jīng)開(kāi)關(guān)柜檢修小車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家鑒定測(cè)試合格、公司運(yùn)維檢修部及安全監(jiān)察部提出了應(yīng)用申請(qǐng)并獲批后，在20 座有相關(guān)倒閘操作的變電站進(jìn)行了試驗(yàn)，記錄了將一臺(tái)手車(chē)?yán)翙z修位置所需時(shí)間為14.24 min，小于15 min，并且滿(mǎn)足在各種調(diào)節(jié)尺寸下承載重量180 kg 的目標(biāo)要求。

6 效益分析

變電站開(kāi)關(guān)柜通用多功能檢修小車(chē)在實(shí)現(xiàn)了適用于全部類(lèi)型、型號(hào)、尺寸的開(kāi)關(guān)手車(chē)的同時(shí)，將一臺(tái)手車(chē)?yán)翙z修位置所需時(shí)間已經(jīng)從21.60 min 降低到14.24 min，降幅高達(dá)34.01%。極大地提高了運(yùn)維人員的工作效率，減輕運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度，解決了傳統(tǒng)檢修小車(chē)使用過(guò)程中存在的須要多次更換的問(wèn)題，并且縮短了變電運(yùn)維人員操作時(shí)間，提高了供電可靠性，使開(kāi)關(guān)柜小車(chē)設(shè)施更加規(guī)范、統(tǒng)一，提高了設(shè)備管理水平。