10kV/35kV開關(guān)柜通用傳動操作支架改進(jìn)

國網(wǎng)福建省電力有限公司漳州供電公司 陳俊濤 趙 醉 許福鹿 賴寶鵬 潘思琪

當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使城市化進(jìn)程不斷加快，各行各業(yè)穩(wěn)步發(fā)展和快速推進(jìn)，使對于電力資源的需求正不斷增加。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，需要多種不同類型的電力設(shè)施設(shè)備，開關(guān)柜便是其中一種，并且更多運(yùn)用在變電站相關(guān)設(shè)備中。而其中10kV/35kV 開關(guān)柜作為居民區(qū)高壓開關(guān)柜的重要配電啟動設(shè)施，開關(guān)次數(shù)頻繁，因此安全性要求很高。在電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展下，10kV/35kV 開關(guān)柜傳動操作支架也有了發(fā)展。本文主要針對10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架進(jìn)行分析，從而提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，以有效確保開關(guān)時(shí)的操作安全。

1 10kV/35kV 開關(guān)柜概述

1.1 開關(guān)柜簡介

開關(guān)柜是電力運(yùn)行系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)施設(shè)備，而基于電力系統(tǒng)的特殊性，對于開關(guān)柜的要求也很高，尤其是在安全方面，必須可靠，因?yàn)槠湫枰l繁操作，所以更要確保安全，以保證供電可靠性[1]。相對來說，高壓開關(guān)柜的組成也較為簡單，主要包括柜體和斷路器手車兩部分，柜體中有4個單獨(dú)隔室，每個隔室既相互獨(dú)立又有緊密的聯(lián)系。伴隨著技術(shù)研發(fā)的不斷更新與發(fā)展，開關(guān)柜在一些高壓輸電設(shè)備中使用越來越頻繁且廣泛，特別是在10kV/35kV 電壓等級的變電站中，已經(jīng)成為非常常見的一種電力設(shè)施。

1.2 10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架改進(jìn)的重要意義

開關(guān)柜的一開一關(guān)看似操作很簡單，但在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著重要的安全守護(hù)作用。因?yàn)槠渲饕獞?yīng)用在10kV/35kV 電壓等級的變電站中，所以成為保障電力安全的一個基本裝置。在近些年電力事業(yè)快速發(fā)展下，電力系統(tǒng)的很多基礎(chǔ)設(shè)施在技術(shù)水平上都有了很大提高，再加上為了滿足用戶需求，電力系統(tǒng)的大機(jī)組、高容量、高電壓趨勢越來越明顯，為了提高管理效率和管理質(zhì)量，很多變電站都在管理上實(shí)現(xiàn)了智能化，如無人值班模式、綜合自動化管理模式等，這些管理模式的運(yùn)用同時(shí)對電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施提出更高要求，對于在很多變電站使用的10kV/35kV 開關(guān)柜的要求也就更嚴(yán)格[2]。一旦發(fā)生故障或問題，不僅影響供電效果，還會帶來一些安全方面的問題，如開關(guān)柜如果出現(xiàn)接觸不良、線路短路等情況，容易造成電流擊穿等事故，如果操作人員在不知情的情況下接觸，會有極大危險(xiǎn)。因此，要對10kV/35kV 開關(guān)柜的傳統(tǒng)操作支架進(jìn)行改進(jìn)，以方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并處理危險(xiǎn)，確保變電站10kV/35kV 開關(guān)柜的使用安全，既給操作人員帶來安全保障，也使變電站供電工作正常穩(wěn)定安全運(yùn)行。

2 現(xiàn)有10kV/35kV 開關(guān)柜傳動操作結(jié)構(gòu)缺陷

10kV/35kV 開關(guān)柜是變電站中的常用供電基礎(chǔ)設(shè)施，其結(jié)構(gòu)也較為簡單。當(dāng)前很多變電站所使用的10kV/35kV 開關(guān)柜的傳動操作結(jié)構(gòu)一般是由上下活門拐臂、中心軸、上下剪刀軸、剪刀軸、支撐架、固定板、彈簧等部分組成的。其中彈簧在上下活門拐臂之間，支撐架是安在固定板上的，這樣的結(jié)構(gòu)容易使在進(jìn)行開啟時(shí)，使上下活門拐臂之間的開啟角度受到限制。綜合來說，現(xiàn)有的10kV/35kV 開關(guān)柜傳動操作結(jié)構(gòu)存在如下一些缺陷。

第一，機(jī)械結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，開關(guān)過程中參與的零部件較多，當(dāng)需要操作時(shí)，如果誤將手伸入柜內(nèi)，容易帶來危險(xiǎn)，如觸電、被夾等，存在安全隱患。

第二，在春、秋季大排查期間，運(yùn)維人員通常被要求對多個手車開關(guān)進(jìn)行連續(xù)性轉(zhuǎn)檢修操作，且由于開關(guān)柜構(gòu)造緣故，10kV/35kV 開關(guān)柜操作孔位普遍較低，運(yùn)維人員需要半蹲甚至“跪”著進(jìn)行操作。如遇上大型操作，需要連續(xù)操作十幾個開關(guān)柜，一直保持半蹲姿勢對體力產(chǎn)生較大的消耗。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提出一種針對10kV/35kV 開關(guān)柜的通用傳動操作支架改進(jìn)方案，以使開關(guān)柜在開和關(guān)的過程中能夠保持較為安全的速度，避免給操作人員帶來不必要的損傷。

3 一種10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 一種10kV/35kV開關(guān)柜通用傳動操作支架新型結(jié)構(gòu)

一種10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架結(jié)構(gòu)（如圖1所示）主要包括底板，底板頂部設(shè)置有直桿，直桿與底板之間設(shè)置若干三角板，用于提高整體穩(wěn)定性，直桿頂部設(shè)置有圓筒，圓筒頂部設(shè)置有內(nèi)螺紋，圓筒頂部螺紋連接有調(diào)節(jié)筒，調(diào)節(jié)筒頂部通過升降機(jī)構(gòu)連接有安裝座，升降機(jī)構(gòu)包括固定桿，固定桿頂部設(shè)置開口，固定桿的開口內(nèi)部設(shè)置有滑槽，滑槽內(nèi)部滑動連接有滑動桿，固定桿側(cè)壁與滑動桿側(cè)壁設(shè)置有相對應(yīng)的若干通孔，滑動桿通過第二插銷安裝在通孔上與固定桿保持固定；升降機(jī)構(gòu)用于大幅度改變高度用于對接操作口，而圓筒和調(diào)節(jié)筒的螺紋連接能夠通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)筒輕微改變整體的高度。

圖1 傳動操作支架結(jié)構(gòu)圖

3.2 一種新型10kV/35kV開關(guān)柜通用傳動操作支架特點(diǎn)

第一，結(jié)構(gòu)更為緊湊，使開關(guān)柜安裝占用的范圍小，增大了有效使用面積。 第二，本新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架在固定的箱體中，密封性更強(qiáng)，這就能夠很好地防止塵土、雨水等的侵蝕，從而減少對10kV/35kV 開關(guān)柜本身各個零部件的損害。 第三，本新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架系統(tǒng)安裝有調(diào)節(jié)裝置，可以根據(jù)操作人員的開和關(guān)的需要自行調(diào)節(jié)設(shè)置，更好地保障操作安全，也使維護(hù)更容易。 第四，傳動軸的支承采用上下支承座剛性連接，內(nèi)置兩對滾動軸承支承傳動軸，使傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動靈活，安全可靠。

3.3 一種新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架工作原理

3.3.1 工作原理

一般開關(guān)柜的操作原理是通過驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動，可以帶動傘齒輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動左傳動絲桿和右傳動絲桿轉(zhuǎn)動，使左螺套向左移動，右螺套向右移動，從而使左支架向左移動，右支架向右移動，帶動兩側(cè)的門板打開[3]。因此，該開關(guān)柜整體可看作調(diào)節(jié)支架通過調(diào)節(jié)從動絲桿的轉(zhuǎn)動開合，進(jìn)而帶動兩側(cè)門板開合。

本次設(shè)計(jì)的新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架工作原理是：將裝置移動至合適位置后，通過萬向輪16的剎車固定，而后調(diào)整升降機(jī)構(gòu)的高度，使操作孔連接口對準(zhǔn)小車的操作孔；對準(zhǔn)操作孔后，通過萬向輪16的剎車固定，固定好整體裝置；通過旋轉(zhuǎn)來調(diào)整傳動把6上電動把手連接口8調(diào)至人體操作最舒適的高度，通過第一插銷鎖緊固定角度；將電動把手對準(zhǔn)電動把手連接口8，啟動電動把手。

3.3.2 動作說明

第一，關(guān)門操作。當(dāng)開關(guān)柜后門未關(guān)合時(shí)，其上的鎖板與限位軸未接觸，限位軸在原始位置，鎖桿不能上升。在開關(guān)柜后門關(guān)合過程中，鎖板推動限位軸右移，后門關(guān)合到位后，鎖桿的向上運(yùn)動不再受限位軸的限制。當(dāng)關(guān)合開關(guān)柜前門時(shí)，其上的推板將推動推桿向左運(yùn)動，使拐臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動，帶動鎖桿上移，使之插入后門上鎖板的鎖孔內(nèi)，這樣就實(shí)現(xiàn)了必須先關(guān)后門才可關(guān)合前門的操作。

第二，開門操作。開關(guān)柜開門操作程序與關(guān)門操作程序相反。首先要打開開關(guān)柜前門，拉動推桿右行（向柜體前部運(yùn)動），后者帶動拐臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，拉動鎖桿下行，使之退出后門鎖板的鎖孔，這時(shí)方可打開開關(guān)柜的后門。

3.4 一種新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架預(yù)期工作效果

本實(shí)用新型10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架預(yù)期可以達(dá)到如下有益效果：本裝置通過升降機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)整體裝置高度，并通過圓筒和調(diào)節(jié)筒之間的螺紋連接配合細(xì)微地高度上的調(diào)整，二者相配合以達(dá)到合適的高度，同時(shí)由于傳動把轉(zhuǎn)動連接在安裝座上，傳動把一端的電動把手連接口同樣可在轉(zhuǎn)動作用下進(jìn)行高度的改變，從而在合適位置與電動把手對接，從根本上解決了運(yùn)維人員躬身操作的痛點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高工作人員的工作效率，并提高現(xiàn)場工作的安全水準(zhǔn)[4]。

4 一種10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架改進(jìn)注意事項(xiàng)

4.1 提高絕緣性

在日常高壓開關(guān)柜運(yùn)行過程中，會受到工作過程中的電壓及高壓影響，因此，高壓開關(guān)柜各個零部件，包括傳動操作系統(tǒng)都需要有較高的質(zhì)量，才能更有效確保電力線路的安全性，在改善絕緣故障時(shí)，要從源頭進(jìn)行監(jiān)督，在開關(guān)柜生產(chǎn)過程中就使用良好的材料，保證絕緣性能的強(qiáng)度，進(jìn)而減少甚至杜絕運(yùn)行中一些因?yàn)榻^緣性差而造成的事故的發(fā)生[5]。為此，要采用當(dāng)前新技術(shù)對開關(guān)柜的運(yùn)行情況進(jìn)行經(jīng)常性的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜電流等出現(xiàn)異常，就可以通過傳感器反映到控制中心終端，從而及時(shí)讓工作人員知道并及時(shí)進(jìn)行故障處理，確保開關(guān)柜的使用安全。

4.2 一定要有“五防聯(lián)鎖”功能

在很多具有開關(guān)功能的設(shè)施中，聯(lián)鎖功能的設(shè)計(jì)都是必要的一個部分。10kV/35kV 開關(guān)柜關(guān)系到電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，更關(guān)系到操作人員的生命安全，因此，一定要具備五防聯(lián)鎖功能，也就是要有防止誤分誤合斷路器、防止帶電分合隔離開關(guān)、防止帶電合接地開關(guān)、防止帶接地分合斷路器、防止誤入帶電間隔。在進(jìn)行10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這些。

4.3 關(guān)注智能化設(shè)計(jì)

智能化的10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架設(shè)計(jì)，可以調(diào)整電機(jī)輸出功率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)輸出，在提高操作效率的同時(shí)，也能夠?yàn)闄z修、搶修爭取更多時(shí)間，避免了強(qiáng)行操作導(dǎo)致設(shè)備損傷的情況，也有效解決了女性操作員力量不足的問題，且操作簡單、使用方便、成本較低，可以進(jìn)行更大范圍的推廣，為電力設(shè)備運(yùn)行安全提供支持。

5 結(jié)論

目前來看，10kV/35kV 開關(guān)柜在整個電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，其安全必須引起重視。在設(shè)計(jì)時(shí)，要不斷完善高壓開關(guān)柜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷，不斷提高產(chǎn)品性能，特別是在10kV/35kV 開關(guān)柜通用傳動操作支架設(shè)計(jì)改進(jìn)中，除了以上所闡述的內(nèi)容以外，還要不斷解讀最新的行業(yè)技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，要多讀相關(guān)專業(yè)著作，積累操作經(jīng)驗(yàn)尤其是處理問題的經(jīng)驗(yàn)，并嘗試改進(jìn)和實(shí)踐，進(jìn)而增強(qiáng)10kV/35kV 開關(guān)柜的性能，提高高壓開關(guān)柜的使用壽命，在確保10kV/35kV 開關(guān)柜使用安全、可靠性的同時(shí)，促進(jìn)供電行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。