廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局 甘建達(dá)

?

更換10kV快速接地刀閘彈簧工具的設(shè)計(jì)與研究

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局 甘建達(dá)

為了提高10kV快速接地刀閘彈簧更換效率，筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作一種專用工具。本文通過詳細(xì)闡述了10kV快速接地刀閘的結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)刀閘彈簧進(jìn)行力學(xué)分析，針對(duì)性設(shè)計(jì)專用安裝工具。筆者團(tuán)隊(duì)研究與設(shè)計(jì)的10kV快速接地刀閘彈簧更換工具能夠克服傳統(tǒng)人工操作的不足，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，值得生產(chǎn)推廣。

快速接地刀閘；彈簧；檢修；專用工具

0　引言

快速接地刀閘又稱快速接地開關(guān)，是變電站中一次設(shè)備。本文介紹的快速接地刀閘為敞開式結(jié)構(gòu)，常用在10kV高壓開關(guān)柜中配合隔離開關(guān)使用。在10kV線路操作斷路器停電后，快速接地刀閘配合拉開的隔離開關(guān)可以使開關(guān)柜處于接地檢修狀態(tài)，保證被檢修的設(shè)備停電部分可靠接地，從而保證檢修人員的人身安全。由于近年來電網(wǎng)公司對(duì)一次設(shè)備的檢修維護(hù)提出更高的要求，10kV開關(guān)柜的檢修頻率進(jìn)一步提升，使得快速接地刀閘分合頻率也進(jìn)一步的提高，而且隨著開關(guān)柜投運(yùn)年份的遞增，近年來快速接地刀閘已經(jīng)開始出現(xiàn)彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障?？焖俳拥氐堕l的可靠性直接影響著檢修人員的人身安全，一但出現(xiàn)彈簧掉落，整個(gè)開關(guān)柜就有可能發(fā)生接地，因此，更換接地刀閘彈簧相關(guān)部件是消除快速接在刀閘彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障的主要內(nèi)容［1-4］。

本文闡述了快速接在刀閘的結(jié)構(gòu)組成，對(duì)更換接地刀閘彈簧過程進(jìn)行分析，介紹。

筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的快速接地刀閘彈簧專用工具的結(jié)構(gòu)特征，講解該專用工具的現(xiàn)場操作原理，歸納總結(jié)專用工具的創(chuàng)新點(diǎn)和推廣價(jià)值。

1 快速接地刀閘結(jié)構(gòu)

本文所研究的快速接地刀閘為敞開式結(jié)構(gòu)。由3個(gè)靜觸頭固定在絕緣支柱子上，操作桿帶動(dòng)動(dòng)觸頭進(jìn)行合閘，兩條長度為15CM，直徑3.5CM的彈簧提供合閘時(shí)的作用力，保證接地刀閘的可靠合閘。快速接地刀閘的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1顯示的刀閘處于合閘狀態(tài)，更換彈簧時(shí)只能在合閘狀態(tài)進(jìn)行作業(yè)，因此本文也僅對(duì)合閘狀態(tài)的快速接地刀閘進(jìn)行研究分析。

圖1　快速接地刀閘結(jié)構(gòu)圖

2 安裝接地刀閘彈簧的力學(xué)分析

根據(jù)力學(xué)知識(shí)，忽略彈簧自身重力的情況下，可以推斷正常狀態(tài)下接地刀閘的彈簧上的彈力與底座的支持力大小相等。當(dāng)接地刀閘處于合位時(shí)，彈簧的彈力已經(jīng)最小，共受到兩個(gè)力，分別為彈簧的彈力F1，刀閘底座的支持力F2。彈簧彈力、刀閘底座的支持力構(gòu)成平衡力，此時(shí)彈簧處于伸展?fàn)顟B(tài)。伸展?fàn)顟B(tài)的彈簧長度為10CM

因此，在安裝彈簧時(shí)，需要在彈簧的兩端同時(shí)加一個(gè)最夠大壓力F3，使得自然狀態(tài)15CM的彈簧壓縮到10CM，保持這個(gè)力F3不變，使彈簧一直保持在10CM的狀態(tài)下然后安裝彈簧在接地刀閘上，注意此時(shí)刀閘要在合閘位置。

圖2　接地刀閘彈簧安裝過程圖

3 專用工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)接地刀閘彈簧的安裝過程分析，引用鉗子的力學(xué)理念，對(duì)專用安裝工具進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)研發(fā)。筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的專用工具包含壓板部分、把手操作部分、作用力傳導(dǎo)部分3個(gè)部分。壓板部分主要包括上壓板、下壓板和轉(zhuǎn)動(dòng)板三個(gè)部分，在操作過程中上、下壓板具備固定彈簧與及壓縮彈簧的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)板的作用是使上、下壓板只能上下移動(dòng)但不能左右交叉移動(dòng)，并起到組合整個(gè)工具的作用。把手操作主要由一個(gè)棘輪板手組成，操作把手是主要的檢修人員的發(fā)力部位，棘輪板手作用就是能夠保持作用力使彈簧形變保持不變。作用力傳導(dǎo)部分就是由兩顆螺母加一條12mm的雙向螺絲組成，兩顆螺母分別焊死在上、下壓板上，當(dāng)雙向螺絲受力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)上、下壓板相互靠攏，從而壓縮彈簧。整個(gè)更換接地刀閘彈簧專用工具的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示［5-6］。

圖3　專用工具結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

圖4　專用工具結(jié)構(gòu)三維立體圖

4 專用工具的操作原理

操作專用工具進(jìn)行安裝彈簧：將彈簧裝上兩個(gè)頂膠（圖2所示），拆出底座的軸銷然后連同彈簧安放在工具的上、下壓板上，轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪板手使工具微微收緊彈簧；將彈簧的底部安裝在接地刀閘上，固定住彈簧的一端，開始轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪板手進(jìn)行壓縮彈簧，當(dāng)壓縮彈簧到合適位置時(shí)，裝上軸銷，整個(gè)安裝過程結(jié)束，安裝操作完成［7］。

接地刀閘的彈簧拆除工作可看做安裝過程的逆過程，但除非有必要，一般不會(huì)去拆除接地刀閘的彈簧。所以本文就接地刀閘出現(xiàn)缺陷需要更換彈簧相關(guān)部件進(jìn)行了詳細(xì)的論述，因而彈簧的拆除在此就不贅述。

5 結(jié)論

筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的專用工具巧妙地對(duì)更換10kV快速接地刀閘彈簧工作進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。相對(duì)傳統(tǒng)人工操作，使用專用工具操作可以使安裝工作更簡便快捷，便于檢修人員解放雙手，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

目前，專用工具已經(jīng)生產(chǎn)出成品，并已在現(xiàn)場檢修工作進(jìn)行試用；現(xiàn)場反饋良好，是一種良好的專用工具，具備生產(chǎn)現(xiàn)場推廣價(jià)值。

［1］廣東電網(wǎng)公司組.電力專業(yè)知識(shí)［ M］.廣東高等教育出版社.

［2］侯仲吉.適用于大動(dòng)熱穩(wěn)定電流的戶內(nèi)隔離開關(guān)［J］.高電壓技術(shù)1980，10.

［3］王憲生.戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)動(dòng)穩(wěn)定性的探討［J］.高電壓技術(shù)，1986，4.

［4］盛明學(xué)，王志清.戶外高壓隔離開關(guān)常見故障的原因分析與處理［J］.高壓電器2010，10.

［5］［加］布朗諾維克，［白俄］康奇茲，［俄羅斯］米西金.電接觸理論、應(yīng)用與技術(shù)［M］.許良軍，等譯.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［6］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.中國高等教育出版社.

［7］王煥定，祁皚.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.清華大學(xué)出版社.

甘建達(dá)（1988-），男，廣東臺(tái)山人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局助理工程師，主要研究方向：變電設(shè)備維護(hù)與檢修。