35 kV手車開關轉運平臺的研制與應用

袁季方 陳蘇芳 王林發 楊丕瀠 廖志華

（國網福建省電力有限公司龍巖供電公司，福建龍巖 364000）

0 引言

手車開關是變電站內最為常用的電氣設備之一，在對手車開關進行周期性預試、故障檢修時，為了隔離帶電部位，保證作業人員的安全，需要將手車開關移動至中置柜外，轉運到指定地點[1-2]。據某地市供電公司統計，因人工轉運手車開關造成的設備故障達14起，累計延誤送電時間達15.6 h，這不僅嚴重影響了公司設備精益化管理水平的提升，也造成了公司供電服務質量和客服滿意度降低[3]。另外，人工轉運過程中不僅會造成開關底部磨損、零部件損壞等問題，若發生開關跌落，還會嚴重危害人身、設備安全。針對手車開關的轉運工作，目前尚無可直接有效使用的工具。針對存在的不足，本文開展了35 kV手車開關轉運平臺研究，研制的35 kV手車開關新型通用轉運平臺，適用于各型號35 kV手車開關，規避了操作人員的安全風險，并具有平穩升降、靈活轉移和可靠固定等功能，可有效保障人員安全，具有較大的推廣價值。

1 35 kV手車開關轉運平臺的結構

本35 kV手車開關轉運平臺由四部分組成：支撐單元、動力單元、升降單元和控制單元，結構如圖1所示。

圖1 35 kV手車開關轉運平臺結構圖

1.1 支撐單元

根據變電站10 kV高壓室走廊實際寬度，確定底部支撐基座尺寸為1 100 mm×1 300 mm。采用壓力機，對底部支撐基座施加5 000 N的壓力，測試是否發生變形，結構是否穩定。重復試驗20次，記錄試驗結果如表1所示，可知，底部支撐基座能夠承受5 000 N的力，且結構穩定。

表1 底部支撐基座承重試驗

選定移動速度和轉彎半徑滿足要求的3種不同萬向輪（萬向輪A：車輪直徑6 cm；萬向輪B：車輪直徑8 cm；萬向輪C：車輪直徑10 cm），將這3種萬向輪分別安裝在底部支撐基座上，進行載物移動速度測試。小組成員最終選擇了車輪直徑最大的萬向輪，測試結果如表2所示，可知，安裝萬向輪后可以實現移動速度＞1.0 m/s。

表2 載物移動速度測試 單位：m/s

1.2 動力單元

根據變電站內開關柜的實際尺寸（長、寬、高：1 500 mm×800 mm×2 200 mm）和基座的尺寸，確定出制作C形槽的尺寸，進而設計CAD圖紙和實物，如圖2所示，將C形槽焊接在底部支撐基座上。

圖2 C形槽支架圖紙和實物圖

導軌在升降過程中的摩擦力應小于120 N，利用與實際各類型號手車開關相同重量的重物進行模擬，對導軌在升降過程中的摩擦力進行測試。測試結果如表3所示，槽型導軌支架在升降過程中的摩擦力小于120 N，滿足要求。

表3 導軌摩擦力試驗結果統計表 單位：N

根據扭矩要求，采用750 W交流電機，用電機扭矩功率測試儀測量交流電機的輸出扭矩。進行50組試驗，結果如表4所示，輸出扭矩大于50 N·m，滿足要求。

表4 交流電機的輸出扭矩試驗統計表

1.3 升降單元

根據手車開關的實際長和寬，確定底部支撐基座尺寸為80 mm×700 mm；根據現場手車開關寬度的差異性，結合最大寬度和最小寬度，從而確定絲杠的可調范圍為600～1 200 mm，成品如圖3所示。設定不同的間距，模擬不同型號的開關，測量絲杠調距誤差，如表5所示，可見起重叉結構穩定，調距誤差＜5 mm。

圖3 絲杠調距起重叉實物圖

表5 絲杠調距試驗結果統計表

將帶輪傳動裝置與電機進行組裝連接，如圖4所示。施加4 500～6 500 N的負載，測試裝置的傳動效率，如表6所示，可見在負載要求范圍內，帶輪傳動裝置的傳動效率大于0.96。

圖4 帶輪傳動裝置安裝圖

表6 帶輪傳動試驗結果統計表

1.4 控制單元

在KEIL開發環境下編寫STC89C52系列單片機啟動程序，進行仿真分析，在實驗開發板上完成編譯、調試，重復進行輸入/輸出測試，用示波器觀測輸出脈沖信號，統計動作正確率，如表7所示。

表7 在不同負載下行程開關的制動誤差

根據開關提升高度要求，在手車開關需提升和下落的指定高度處各安裝一個行程開關，測量在不同負載情況下的制動距離誤差。在負載要求范圍內，行程開關的制動距離小于1 cm。

2 應用效果

2.1 有效性驗證

將轉運平臺組裝好，如圖5所示，對轉運平臺做負重提升模擬測試。因目前使用的手車開關重量最大為400 kg，為驗證轉運平臺提升重量是否達到目標值，用同等重量的重物模擬手車開關進行負重搬運試驗，如表8所示，可知手車開關轉運平臺提升重物＞450 kg，滿足現有手車開關重量要求。

表8 在不同負載下承重試驗結果統計表

圖5 轉運平臺實物圖

將轉運平臺應用于110 kV洪緒站、110 kV善國站技改工程中，進行實地驗證，應用效果如表9所示，驗證了本平臺具有較好的普適性。

表9 手車開關轉運平臺實際應用效果統計表

2.2 經濟和安全效益

該裝置改變了傳統的手車開關人工移動的作業方式，實現了手車開關的自動升降搬運，有效減少了作業人員的工作量；同時該裝置具有運行穩定、操作簡單、維修方便等優點，可廣泛適用于各類型號手車開關的搬運工作，有效避免了傳統搬運方式中手車開關易跌落傷人的風險，保證了作業人員的人身安全，達到了本質安全的要求，具有較強的推廣應用價值。

3 結論

針對傳統手車開關轉運平臺存在的不足和欠缺，本文研制了35 kV手車開關新型通用轉運平臺，其具有以下3個創新點：（1）導軌寬度和高度可調，適用于不同大小手車開關；（2）設備轉運中平衡性與重量承載可靠；（3）轉動靈活，可實現單人操作。本平臺可有效代替人工進行手車開關的搬運、裝卸，從而提高工作效率，減少停電時間。