110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的研制

摘 要：針對110kV敞開式隔離開關觸指在更換過程中發生觸指片劃傷、毛刺等不良狀況的問題，本文研制了一款110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具，設計方案采用絲杠傳動雙向拉伸方式，拉伸觸指彈簧，同時采用觸指原有螺絲孔固定觸指及“C”形板，采用鋁合金材料制作工具，該工具不僅能有效避免拆除過程中彈簧崩彈傷人的情況和對觸指鍍銀層的損傷，還能加深檢修工作精益化程度，使110kV敞開式隔離開關觸指更換操作便捷、工具易于攜帶、現場工作更加安全高效。

關鍵詞：敞開式隔離開關；觸指彈簧；雙向拉伸

中圖分類號：TM 56 " 文獻標志碼：A

隔離開關是高壓開關電器中使用最多的電器之一，在電力輸送中起著至關重要的作用，能在檢修工作中保障作業人員的安全操作，對電網安全穩定運行至關重要[1-2]。目前隔離開關大部分位于室外，長期運行在高電壓、高溫、潮濕等惡劣環境下，觸指容易疲勞變形，甚至斷裂，無法提供可靠應力，導致動、靜觸頭接觸不良，接觸電阻增加，產生發熱等缺陷[3]。因此，定期更換觸指才能保證隔離開關穩定運行。

目前，110kV敞開式隔離開關采用彈簧式結構，每相由6片觸指組成，分為左右兩組，通過壓緊彈簧和彈簧卡銷將其固定在隔離開關底座的兩側，分別裝在底座兩端的軸承座上，采用交叉連桿連接，可以水平轉動[4-5]，在更換觸指過程中，新簧彈拉力大，工作效率極低，且在安裝過程中易出現觸指片劃傷、毛刺等不良狀況。

針對現有方法無法滿足高效安全完成工作的需求，本文研制一種110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具，使其更符合工作精益化、操作標準化、效率最優化的要求，進一步為電網安全提供可靠、有效的檢修手段，提高110kV敞開式隔離開關處置更換工作效率。

1 110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具設計

1.1 110kV敞開式隔離開關觸指更換過程分析

110kV敞開式隔離開關通常單側有6片觸指，對應的彈簧也有3個，新彈簧拉力較大，安裝時需要克服其拉力，且工作步驟較多，因此工作效率極低。

現有的110kV敞開式隔離開關觸指更換過程分為以下4個階段。1）對動觸頭部分進行拆卸，將動觸頭從隔離開關上部取下。2）松開觸指部位螺絲，拆卸彈簧、“C”形板及觸指。3）組裝新的彈簧、“C”形板及觸指。4）用腳踩或者手壓的方式拉伸觸指根部，判斷觸指根部寬度是否達到導電臂寬度，待寬度合適時組裝新觸指及導電臂，恢復各部位螺絲。

本研究根據110kV敞開式隔離開關觸指的現場更換記錄，對各工序時間進行統計，統計結果表明，更換一組110kV敞開式隔離開關觸指的平均用時為30.29min，更換過程中組裝新觸指、附件及導電臂的時間占比為71%。

綜上所述，在110kV敞開式隔離開關觸指的現場更換過程中，組裝新觸指、附件及導電臂的時間占比最大，對更換工作的影響程度最高，總工時較長。因此需要研制一種使110kV敞開式隔離開關觸指更換時受力均勻，觸指不產生損傷，且操作便捷、易于攜帶、制造成本低、使用過程安全高效的工具，提高檢修工作效率。

本研究對110kV敞開式隔離開關觸指更換過程進行分析，考慮彈簧崩彈及觸指鍍銀層損傷情況均發生在組裝新觸指及導電臂過程，為從根本上解決更換方式的缺陷問題，需要采用可靠方式代替腳踩或者手壓，保障觸指更換過程的安全性，提高精益化程度。因此，設計方案采用雙向拉伸法來克服新彈簧的拉力，采用手動機構、絲杠傳動作為動力的傳動方式，用觸指原有螺絲孔對觸指根部進行固定。

方案設計中的雙向拉伸法主要利用觸指原有螺絲孔進行固定，通過轉動手輪，驅動絲杠旋轉，帶動絲母側板水平滑動，雙向拉伸觸指根部，克服彈簧導致的觸指根部抱緊力，這種方式可有效杜絕腳踩或者手壓方式的雙向壓縮原理，以“C”形板為支點，撬動觸指彈簧，設計原理如圖1、圖2所示。

雙向拉伸法具有以下優點。1）充分利用觸指原有螺絲孔的便利、安全條件，杜絕彈簧蹦彈或觸指片劃傷、毛刺等不良狀況。2）拉力直接作用于觸指拉簧，可以使其受力均勻，并克服新彈簧的拉力。3）無須固定支架或槽鋼等大質量平臺輔助，工具整體輕便、靈巧，便于在搶修等緊急情況下攜帶及使用。

1.2 110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的結構組成

絲杠部分（包括絲杠、活塊及絲母側板）尺寸設計：絲杠固定部位直徑為10mm，絲杠部位直徑為16mm，絲杠部分長度為200mm，絲杠總長度為260mm，活塊長度為104mm，活塊寬度為44mm，單側孔距為20mm，中間孔距為30mm，雙側大孔孔距為66mm，絲母側板長度為90mm，絲母側板寬度為15mm，絲母側板側面眼距為36mm，絲母側板正面眼距為66mm，裝配孔直徑為5mm，如圖3～圖5所示。

手動機構部分（包括手輪及靜側板）尺寸設計：手輪直徑為64mm，手輪中心孔直徑為10mm，手輪搖把孔直徑為5mm，外側厚度為12mm，中側厚度為7mm，內側厚度為17mm，外側直徑為64mm，中側直徑為28mm，內側直徑為20mm，總長度為36mm，靜側板長度為90mm，靜側板寬度為15mm，靜側板側面眼距為36mm，靜側板正面眼距為28mm，裝配孔直徑為5mm，如圖6、圖7所示。

觸指固定部分（包括觸指座及底板）尺寸設計：觸指座長度為85mm，觸指座寬度為80mm，小孔距為22mm，內側鏤空長度為65mm，內側鏤空寬度為28mm，底板長度為222mm，底板寬度為90mm，底板厚度為15mm，長孔距為207mm，寬孔距為38mm，如圖8、圖9所示。

110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的整體結構如圖10、圖11所示。該專用工具主要包括3個部分：絲杠部分、手動機構部分及觸指固定部分。其中，絲杠部分包括絲杠、活塊及絲母側板，手動機構部分包括手輪及靜側板，觸指固定部分包括觸指座及底板。在110kV敞開式隔離開關觸指更換過程中，將新的觸指片通過自身螺絲孔固定在靜側板及絲母側板上，組裝相關附件及彈簧，搖動手輪拉動絲杠旋轉，帶動絲母側板水平移動，拉伸觸指根部，待觸指根部寬度達到導電臂寬度時組裝導電臂，恢復各部位螺絲，觸指更換完成。

1.3 110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具效果試驗

為驗證110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的實際使用效果，在實驗室理想環境下，分別對單人操作和兩人配合操作進行驗證，并使用專用的測量儀器檢測更換時間，相應測試結果見表1和表2。

110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具最大觸指彈簧拉伸長度為76mm（＞60mm），且無論是單人更換還是兩人配合更換，更換時間均縮短，安全性提高，同時避免了觸指鍍銀層損傷，一次成功率均為100%，其中，兩人更換效率更高。

2 110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的工作過程

110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的具體工作過程可分為觸指固定、附件組裝、拉伸彈簧、組裝導電臂、恢復各部位螺絲等環節，具體工作過程如圖12、圖13所示。

3 110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具應用

3.1 現場驗證

為驗證110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具的真實工作效果，本研究結合設備停電檢修計劃對不同廠家、不同型號、尺寸及質量的110kV敞開式隔離開關進行現場觸指更換實際使用效果驗證，統計結果見表3。

從表3可以看出，110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具可以有效提高觸指更換過程的安全性及精益化程度。

3.2 效果分析

從現場使用情況可知，與傳統的手動更換方式相比，110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具在實現觸指更換的同時，操作使用過程更具便捷性、穩定性、安全性，110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具設計是行業內首次采用絲杠傳動雙向拉伸式原理，利用隔離開關觸指原有螺絲孔進行觸指固定，避免了更換過程中對觸指鍍銀層的損傷，提高了檢修工作的精細度，同時避免了觸指及彈簧蹦彈傷的情況，提高了檢修工作的安全性。使用新工具可以有效減少觸指更換工作的參與人數，節約人力成本，促進檢修工作提質增效，同時縮短了觸指更換的工作時間和停電檢修時間，保證及時送電，提高了工作效率。

4 結語

本文針對傳統敞開式隔離開關觸指更換過程中的新簧彈拉力大，安裝對個人的力量要求高，工作效率低、降低運行可靠性的問題研制了110kV敞開式隔離開關觸指更換專用工具，有效解決了敞開式隔離開關觸指更換過程中存在的缺陷，對不同廠家、不同型號、尺寸及質量的110kV敞開式隔離開關觸指均能實現安全、便捷、迅速更換，適用性良好。利用隔離開關觸指原有螺絲孔進行觸指固定，采用絲杠傳動雙向拉伸觸指根部，解決了傳統手工更換過程中易出現的觸指片劃傷、毛刺等問題，同時消除了傳統更換過程中存在的觸指片及彈簧蹦彈傷及工作人員的潛在隱患，提高了110kV敞開式隔離開關觸指更換過程中的操作便捷性與安全性，使110kV敞開式隔離開關觸指更換安全、便捷，對保障人身和設備安全具有重要的意義和良好的推廣價值。

參考文獻

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