廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局 余錦榮 李建軍

如今我國多數(shù)10kV電壓等級的變電站均配備了移開式小車，這種小車有著操作簡便、易于維修的技術(shù)優(yōu)勢。但在小車拉出推入的過程中具有較多的不穩(wěn)定因素，嚴重影響高壓小車的正常運行。因此通過輔助裝置讓小車順利滑出與推進，是當前階段需解決的主要技術(shù)問題。但當前市場中還并未出現(xiàn)專門針對移開式小車設(shè)計安全操作裝置，十分不利于我國電力行業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。因此關(guān)于高壓柜小車推拉操作輔助裝置的研制，是十分具有現(xiàn)實意義的。

在電力運維工作中，10kV高壓電柜的輸電斷電都需要將小車拉出推入來操作，以往的小車推拉操作中，由于小車自身重量較大，往往需要兩名技術(shù)人員互相配合，且極容易對連桿部位產(chǎn)生機械損傷，不僅容易進一步引發(fā)高壓柜內(nèi)設(shè)備損壞、造成經(jīng)濟損失，還會對運維技術(shù)人員的人身安全具有嚴重威脅?；诖?，本文主要是根據(jù)電力運維工作的作業(yè)條件與設(shè)備安裝環(huán)境因素，提出一種可輔助高壓柜開關(guān)小車推拉操作的安全裝置研制思路，希望可為電力企業(yè)帶來一定參考價值。

1 高壓柜小車推拉操作輔助裝置的技術(shù)背景

高壓柜小車的特點是在它的機柜內(nèi)設(shè)有一處可拆卸的擋板，可將機柜中的斷路器、母線室及電纜室完全分隔。它根據(jù)柜內(nèi)的檢修要求以及絕緣性能，還可將母線室的互感器、變壓器及避雷器等進一步以小室的方式劃分。在它的柜門內(nèi)側(cè)或儀表室中，集成了各種用途的外閱式儀表，且可通過門上的觀察窗來判斷斷路器的油位與真空斷路器的滅弧裝置運行情況。為了使小車能夠便于操作，在手車上設(shè)有一個手搖裝置，能使手車在滑軌上實現(xiàn)自由進出。這樣在運維技術(shù)人員進行檢修時只需要更換手車就能夠輕松實現(xiàn)檢修操作，相比于固定式開關(guān)柜，它為區(qū)域故障停電等大型供電輸電事故的搶修工作爭取到了較多時間。但由于小車重量較大，此項操作一般需操作人和監(jiān)護人兩人配合進行，且對操作人要求較高，推進或拉出的動作需有足夠的力度，而力度過大會造成滑車、導(dǎo)致柜內(nèi)連桿等配件損壞，特別是進行大電流柜小車的推拉操作，經(jīng)常會出現(xiàn)推不進或拉不出的情況[1]。

針對以上情況，本項目擬研制一種高壓柜開關(guān)小車推拉操作輔助裝置，由手搖傳動機構(gòu)、與推進車相匹配的固定裝置組成，運行人員可方便可靠安全地實現(xiàn)開關(guān)小車檢修與試驗位置的轉(zhuǎn)換，降低了操作風(fēng)險、提升操作質(zhì)量，有效避免高壓柜小車因推拉操作而導(dǎo)致連桿故障損壞，影響正常檢修運行的情況。

2 高壓柜小車的操作問題

在供電公司的運維檢修實際工作中發(fā)現(xiàn)，當前移開式小車的操作，當需要從檢修位置推進試驗位置、或由試驗位置拉至檢修位置時，由于自身小車重量的原因，往往需兩名技術(shù)人員配合操作，且經(jīng)常出現(xiàn)定位銷或連桿等機柜部件受到機械外力損傷，造成推車滑出翻車、卡塞、復(fù)位不完全的問題。分析供電公司高壓柜體的損壞故障原因，主要是因為手車式高壓柜存在明顯的設(shè)計缺陷。

一是操作力度難以把握的問題，小車內(nèi)集成的電子儀表與設(shè)備過多，這樣推車自帶的小車在推拉時必須要較大的力度才能操作其位移，而柜體結(jié)構(gòu)中用于使小車在軌道上滑出的傳動裝置配件很容易因操作人員力度過大的原因而形變損傷，嚴重時就會出現(xiàn)軌道卡塞問題，使小車難以復(fù)位或復(fù)位不完全；二是對兩邊限位導(dǎo)軌的受力平衡性有著較高要求，若是操作人員在左右兩個把手處施力不均，很容易出現(xiàn)導(dǎo)軌錯位，這種現(xiàn)象在一些大電流高壓柜上極為頻繁，常導(dǎo)致小車在故障位置卡塞，推不進拉不出，直接影響整組高壓柜變電站的正常運行。

因此，移開式小車直接用手推車進行推拉操作，會因為各種不確定性因素使高壓機柜小車出現(xiàn)錯位，小車的母線端通常情況下帶有高壓線路，很容易因絕緣性能降低而產(chǎn)生電弧現(xiàn)象，給檢修工作埋下嚴重安全隱患[1]。在供電公司的變電站運維工作中，移開式小車的推拉操作又是極為頻繁的，甚至一些重點地區(qū)的變電站機柜全年內(nèi)操作頻次要高達1600余次，所以對于變電站的運維人員來說，在這種使用頻率高、危險因素復(fù)雜的機柜環(huán)境中，利用延伸裝置來極大程度提高運維工作的安全操作系數(shù)是非常具有現(xiàn)實意義的。

3 小車推拉操作輔助裝置的設(shè)計與工作原理

該操作輔助裝置的工作面主要構(gòu)造如圖1，主要是由以下部位組成。

圖1 小車推拉操作輔助裝置結(jié)構(gòu)示意圖

承板。是一塊底部有支撐的鋼板，起到穩(wěn)定小車推出送入的輔助固定作用，也是為輔助裝置所有的構(gòu)件提供物理支撐固定的作用的工作面。在實際操作中，承板位于推車與機柜小車之間，由下面的手推車負責(zé)提供承板向上的支撐力；輸送帶。是為小車滑出起到提供水平動力的裝置，由一條具有較強漲緊性能的牽引帶與兩個牽引齒輪構(gòu)成，這樣使它在承載機柜小車時，不會因過度下凹而出現(xiàn)輸送阻力，它以左右對稱的形式安裝固定在裝置承臺的左右兩側(cè)，裝置運行時輸送帶的運動方向始終與小車導(dǎo)軌方向平行。

傳動軸。是橫向安裝兩組輸送帶齒輪的圓心位置，依靠自身的轉(zhuǎn)動帶動輸送帶的牽引齒輪轉(zhuǎn)動，在兩根傳動軸的影響下，兩側(cè)導(dǎo)軌方向的輸送帶可保持同一方向和同一運動速度。遠離柜體一端安裝的是牽引軸，負責(zé)將自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為輸送帶齒輪轉(zhuǎn)動的牽引力，從而驅(qū)動輸送帶水平運動；靠近柜體一端的是連動軸，將輸送帶水平運動的力轉(zhuǎn)化為末端齒輪的驅(qū)動力。這樣就能確保小車在輔助裝置上操作拉出與推入時兩側(cè)導(dǎo)軌受力始終是均勻的。

旋轉(zhuǎn)手柄。在承板遠離高壓柜小車的一端，與高壓柜門方向平行安裝了一個旋轉(zhuǎn)手柄，它是整個裝置中負責(zé)提供動力驅(qū)動的裝置，整個輔助裝置的整體思路就是將手柄部分的旋轉(zhuǎn)力，依靠多組傳動裝置轉(zhuǎn)化為高壓柜小車導(dǎo)軌方向的水平作用力，在手柄位置為方便運維人員施力，設(shè)計為一個軸承與手柄桿套接的結(jié)構(gòu)，這樣可保持旋轉(zhuǎn)手柄在轉(zhuǎn)盤運動的過程中，手柄不會對運維人員的手產(chǎn)生牽動力。當操作手柄使轉(zhuǎn)盤順時針轉(zhuǎn)動時，傳輸帶水平運動方向遠離柜體，小車做出拉出動作；反之則是靠近柜體方向，帶動小車推回柜體內(nèi)。

轉(zhuǎn)型齒輪組。位于手柄與牽引軸之間，由兩個軸面互相垂直、且齒數(shù)相同的齒輪互相咬合組成，一個齒輪受到來自于轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動力后，通過輪齒與輪齒之間的作用，傳遞為另外一個不同運動方向齒輪的驅(qū)動力，這樣就實現(xiàn)了將轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為軸旋轉(zhuǎn)力的功能了[2]；支架。用于固定整個手搖傳動裝置與承板相對位置的物理連接配件，與承板采用一體式加工的工藝打造而成，預(yù)留出了用于傳動軸穿過的孔洞，與傳動軸連接位置為了避免摩擦，在連接處各有一組軸承套接。

卷盤。是用于盛裝卷繩的容器外殼，內(nèi)部的卷繩帶有一個掛耳，當小車抽出后，將掛耳與小車的兩側(cè)拉手處掛接，實現(xiàn)卡死限位功能。內(nèi)部的卷繩與傳動軸是相對靜止的，當小車做出推入或拉出動作時，依靠轉(zhuǎn)盤手柄的手搖傳動使傳輸帶進行順時針或逆時針的轉(zhuǎn)動，而卷盤也會隨著順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)小車的拉出操作；保護膠套。安裝在傳動軸的兩側(cè)，起到極限緩沖及保護作用。

4 小車推拉操作輔助裝置的設(shè)計特點

4.1 構(gòu)造特點

輔助裝置的主要構(gòu)造零件為承板、支架、旋轉(zhuǎn)手柄、傳動軸、轉(zhuǎn)向齒輪、卷盤、卷繩、輸送帶以及保護膠套組成。

4.2 工作流程

當運維人員需手車式高壓柜的推拉操作時，將手推車升降到對應(yīng)小車高度后，在手推車托盤處放置輔助裝置，而后將小車的柜門外緣拉至輸送帶，由輸送帶托起小車底部，并用卷繩掛耳固定拉手。再由運維人員驅(qū)動手柄順時針轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)向齒輪組轉(zhuǎn)動，傳遞為傳動軸的自轉(zhuǎn)，從而牽引輸送帶與卷盤運動，此時輸送帶做遠離柜門的水平運動，卷繩起收緊效果，通過卷繩與輸送帶的協(xié)力形成均勻的拉力，將小車拉直檢修位置。當小車行進至限定位置時手柄轉(zhuǎn)動停止。

而檢修完畢需推入送回小車時，則是運維人員逆時針方向驅(qū)動手柄轉(zhuǎn)動，傳動組運動方向與此前完全相反，取下卷繩掛耳并收回卷繩后，由輸送帶單獨完成推車動作，將小車推至柜前，調(diào)整使其完全復(fù)位。在整個小車拉出過程中，保護膠套起到的作用是限位鎖定，避免小車被拉出超過極限位置，同時起到傳動軸的緩沖作用，防止出現(xiàn)扯拽性質(zhì)的拉力過大，損傷小車的連桿配件。

4.3 項目采用的技術(shù)原理

采用手搖齒輪傳動，帶動連桿進行往復(fù)運動，均勻作用于開關(guān)小車左右底盤拉手處，利用小齒輪帶動帶動大齒輪的杠桿原理，能省力完成開關(guān)小車的推拉操作，避免拉應(yīng)力過大導(dǎo)致小車滑槽配件損壞，且由于兩組同速的齒輪輸送帶作為傳動裝置，能夠避免開關(guān)小車因受力不均而對兩邊限位導(dǎo)軌產(chǎn)生的沖突撞擊現(xiàn)象，能夠更平穩(wěn)地移動。

5 小車推拉操作輔助裝置的設(shè)計思想及技術(shù)創(chuàng)新點

分析高壓柜小車的運行原理，在將小車操作球柄拉出至檢修檔位的過程中以及復(fù)位過程中，滑軌兩側(cè)的受力不均，這樣的情況下小車的牽引力方向和滑出軌道是存在較大偏差的，因而會對機柜中的傳動連桿與定位銷等實現(xiàn)推拉限位功能的配件造成一定的磨損與損傷。尤其是大電流的小車手車經(jīng)常會因此產(chǎn)生推不進拉不出的故障問題，影響高壓小車的正常使用，而因傳動配件變形或損壞導(dǎo)致的手車復(fù)位不完全問題，也給機柜的電氣設(shè)備帶來了非常大的隱患問題，且無輔助裝置的操作模式下，除檢修的技術(shù)人員外，還有在旁有一名監(jiān)護人員來配合固定推出，避免手推車滑出翻車，造成儀器元件損壞。

所以小車推拉操作輔助裝置所要解決的問題主要有兩個：一是解決小車因應(yīng)力偏差而導(dǎo)致的機柜傳動配件損耗問題，延長高壓小車柜的使用壽命，避免事故隱患。

二是從最優(yōu)化人力資源配置的角度，將傳統(tǒng)的兩人操作模式改為可由單人輕松完成，省去不必要的人力配合固定流程。為將小車推出過程中受重力的不利影響降到最低，考慮利用一種輸送帶的傳動原理驅(qū)動小車水平推拉，這樣首先能讓小車推拉操作時始終保持理想的水平受力狀態(tài)，不會給傳桿等傳動配件帶來外力破壞的問題。另一方面由輔助裝置的水平運動施力，與以往手工操作推拉相比小車兩側(cè)的限位導(dǎo)軌受力是絕對均衡的，不會因受拉力不均的原因?qū)е聦?dǎo)軌錯位；第三由承板充當小車的支承輔助，可避免推拉時滑車甚至翻車的問題，且不再需要另一名監(jiān)護技術(shù)人員在旁輔助操作。

技術(shù)創(chuàng)新點：普遍適用性。適用于多種不同型號規(guī)格的移開式小車，可基本滿足變動站運維人員的所有推拉柜門的操作要求；便于操作。該輔助裝置與小車的閉鎖部分完全匹配，由旋轉(zhuǎn)手柄提供推拉動力的設(shè)計，可使原先的推拉操作更加省力便捷，使用輔助裝置后，即使是大電流高壓柜的小車操作，也不再需兩人協(xié)作配合，能顯著提高變電站的運維工作效率；限位保護功能。針對小車的導(dǎo)軌滑槽結(jié)構(gòu)，選擇輸送帶的動力模式，能夠很好地滿足左右均勻受力需求，且該裝置的保護膠套還具有限位保護功能，可將推拉小車的力度限制在不發(fā)生配件沖撞的范圍內(nèi)，并能避免高壓柜小車過度滑出。

6 結(jié)語

通過初步方案設(shè)計與現(xiàn)場調(diào)研，該裝置在用于移開式推拉小車檢修操作中，能顯著地降低推拉高壓柜小車的操作難度，避免小車與導(dǎo)軌滑槽的沖突問題，小車推出平穩(wěn)，操作安全系數(shù)較高。