研制低壓開關(guān)安全操作棒

梁云斐　朱新強　郭乃超　楊雄盛

摘要：本文研制開發(fā)一種低壓開關(guān)操作專用棒，項目的成功應用將改變傳統(tǒng)低壓開關(guān)的操作方法，為操作低壓開關(guān)提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的方式，保證線路設備和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平。

關(guān)鍵詞：低壓開關(guān)；安全操作棒；設計；研制

中圖分類號TM5 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0025-02

1.項目研究目的

本項目主要對低壓開關(guān)操作技術(shù)進行研究，開發(fā)一種低壓開關(guān)操作專用棒，采用試驗設備進行各種性能測試，使其材質(zhì)強度、安全性能、絕緣性能等技術(shù)參數(shù)符合相關(guān)規(guī)范要求。項目的成功應用將改變傳統(tǒng)低壓開關(guān)的操作方法，為操作低壓開關(guān)提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的方式，保證線路設備和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平。

本項目以現(xiàn)有的低壓開關(guān)操作方式為參考，設計研發(fā)低壓開關(guān)專用操作棒，降低低壓開關(guān)操作難度及其作業(yè)風險。

2.項目實施

2.1低壓開關(guān)安全操作的現(xiàn)狀分析

根據(jù)資料統(tǒng)計顯示，2013年下半年——2014年上半年低壓開關(guān)故障跳閘105次，其中手動合閘次數(shù)占比率為94.28%，自動重合次數(shù)占比率為0.05%。從數(shù)據(jù)上看，手動合閘占絕對比例。而低壓開關(guān)操作存下以下問題。

1）由于現(xiàn)時運行中的低壓開關(guān)受雷擊，外部無痕跡，試合開關(guān)時本體短路或爆炸，造成人員傷害。

2）低壓開關(guān)操作機構(gòu)用力太重，操作柄接觸面較少，需要兩人合力。但空間有限，合閘困難。

3）現(xiàn)時使用的操作棒，在操作時因接觸點太少，用力過大容易出現(xiàn)滑偏，容易碰及帶電體等現(xiàn)象而造成作業(yè)風險提高。

此外，《低壓開關(guān)操作規(guī)范》還指出必要時可使用絕緣操作棒替用手直接接觸開關(guān)，能使人體與設備保持距離。但實際操作中絕緣操作棒規(guī)格參差不齊，很難保證操作規(guī)范。而常被使用的絕緣操作棒在操作中存在以下兩個弊端。1）不能很好的卡住開關(guān)操作把手，可在操作的時候出現(xiàn)滑偏的現(xiàn)象。2）絕緣操作棒不能降低低壓開關(guān)的操作力度，操作者不能有效調(diào)控自己的操作力度，可帶給操作者人身安全隱患。兩者均會造成操作難度增大，作業(yè)風險提高。

經(jīng)過研究分析，針對以上低壓開關(guān)操作方式存在的不足，可以嘗試研發(fā)出新的低壓開關(guān)專用絕緣操作棒代替現(xiàn)有的操作方式，采用試驗機進行各種性能測試，滿足相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和規(guī)范，降低低壓開關(guān)操作難度及其作業(yè)風險。

3.低壓開關(guān)安全操作棒的研制

針對開關(guān)操作機構(gòu)設計不合理的問題。匯總出理想材料的幾項要求：1）易攜帶。2）與低壓開關(guān)操作把柄吻合高。3）易操作。

3.1低壓開關(guān)安全操作棒的材料研制

低壓安全操作棒的設計源于對低壓開關(guān)的操作需求，再結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工器具的材質(zhì)，發(fā)現(xiàn)常用鐵金屬、鍍鉻金屬和不銹鋼金屬。

其中鐵（銀白色金屬光澤）有延展性和導熱性，適合進行加工打磨，但是因為其在空氣中容易發(fā)生氧化等化學反應，影響工具的耐性。

鍍鉻金屬是指金屬沒有鍍錫，但可取代馬口鐵用途的涂層鋼板。再者本來是指適合此類用途的任何種類鋼板，但后來則專指經(jīng)鉻酸電解處理的薄鋼板。這種薄鋼板的底層是金屬鉻，表層則是覆蓋著一層由鉻的水合氧化物組成的薄膜。由鍍鉻金屬研制的工具具有以下的特點：1）表面平整、光潔、易于脫模，為保證產(chǎn)品之光潔、平整。2）不會生銹，一點銹斑都不會有。3）鍍的過程中原零件變形小，表層鍍鉻后可增強硬度（HR65以上），耐高溫達500～C耐腐蝕、防酸、耐磨損，確保工具的穩(wěn)定的表面質(zhì)量。

不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡稱，耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼；而將耐化學腐蝕介質(zhì)（酸、堿、鹽等化學浸蝕）腐蝕的鋼種稱為耐酸鋼。由于兩者在化學成分上的差異而使他們的耐蝕性不同，普通不銹鋼一般不耐化學介質(zhì)腐蝕，而耐酸鋼則一般均具有不銹性。

因此在材料選擇方面本小組選擇了鍍鉻金屬與耐酸不銹鋼。以耐酸不銹鋼為原料，采用內(nèi)外金屬套管疊加組合，將不銹鋼套管與鍍鉻金屬套管緊密結(jié)合，外加內(nèi)陷式螺絲加以穩(wěn)固，整個部件近乎無縫結(jié)構(gòu)。

為了使金屬套管和操作手柄更好地銜接起來，因此在設計加強件的結(jié)構(gòu)中，添加了彈簧加金屬小球結(jié)合的小配件，利用彈簧受力壓縮后，以金屬小球為媒介將金屬套管和操作手柄結(jié)合在一起。

結(jié)合操作手柄的實際應用情況，設計護套須具有絕緣性良好、耐老化、耐腐蝕等性質(zhì)，因此，選擇了在一般PE護套的基礎(chǔ)上，增加LSZH材料，提高護套的使用性能。此部分還設計為可卸載式，可隨時更換絕緣性能良好的手柄，當它被磨損或者不符合絕緣標準的時候，可以降低工具更換的成本和加大操作人員的安全性。

3.2低壓開關(guān)安全操作棒各零部件的研制

低壓安全操作棒由三部分組成（如圖1、2所示），第一部分為一帶有兩組方形材質(zhì)與低壓開關(guān)把柄經(jīng)過兩組方形口銜接，通過凸位項托加固，可根據(jù)開關(guān)把柄選擇大小來選擇方形口，達到防滑偏效果；第二、三部分為一活動帶齒輪的接駁固件及帶圓孔齒輪的操作手柄，在兩者的接駁處加裝有一閉鎖開關(guān)，其工作原理類同日常使用的緊線器，設計為多角度旋轉(zhuǎn)，并且操作人員可根據(jù)低壓絕緣操作棒需要旋轉(zhuǎn)的方向鎖定閉鎖開關(guān)的方向，這可以解決在拉合低壓開關(guān)時出現(xiàn)的滑偏、用力難的問題。亦可以讓操作人員隨時調(diào)節(jié)力度，以降低操作難度和作業(yè)風險。操作手柄會根據(jù)“杠桿定律”來調(diào)節(jié)作業(yè)人員的操作力度，達到省力的作用。操作手柄采用絕緣護套，與帶電部位增加40公分左右的距離，假設試合開關(guān)時發(fā)生本體短路爆炸，也能大大降低作業(yè)風險。

3.3低壓開關(guān)安全操作棒的性能測試

1）外觀檢測。（1）產(chǎn)品各部件間銜接緊密，不得有松動的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)品表面應光滑、圓整、截面無明顯的砂眼等。（3）產(chǎn)品絕緣部分應完好，無破裂，無凹凸。

2）電氣測試。工頻干閃電壓測試。參考標準GB/T 13035-2008低壓絕緣操作棒，試驗前，將試樣（低壓絕緣操作棒絕緣部分）放在50～C的干燥箱里進行1h的烘干，然后自然冷卻5min，在規(guī)定的試驗環(huán)境中進行試驗，測試結(jié)果表明，試樣絕緣性能良好。

3.4低壓開關(guān)安全操作棒的安裝工藝設計

1）先用內(nèi)陷式螺絲將不銹鋼套管與鍍鉻金屬套管緊密結(jié)合。

2）按下操作手柄處的按鈕，利用彈簧受力壓縮后，

以金屬小球為媒介將金屬套管和操作手柄結(jié)合在一起。

3）順著螺紋組合操作手柄絕緣部分。

3.5質(zhì)量檢查與記錄

4）完成組合后，檢查各個部件是否安裝正確，組合是否緊密，受力是否正常。

5）檢查操作手柄能否垂直套管部位360°旋轉(zhuǎn)。

6）檢查操作手柄絕緣部分是否完好，無破裂，無凹凸。

7）如上述檢查正常，使用噴漆或其他標記方法，方便日后對拉線的維護與檢查。

4.項目成果

利用扭力板手檢驗產(chǎn)品成效，測試對象為800A低壓開關(guān)（以斷路器為例），己知操作棒的長度L2=400mm，800A低壓開關(guān)的最小合上力FI=200N，L1（動觸頭）=50mm，根據(jù)FI*LI=F2*L2，求得F2=25N。同理，拉開時F=15N。而實際測試結(jié)果顯示使用扭力板手拉開低壓開關(guān)需要15-19N，使用扭力板手合上低壓開關(guān)需要25-29N。兩者均符合預算結(jié)果。

項目通過對一種低壓開關(guān)（以斷路器為例）操作的研究，設計開發(fā)出低壓開關(guān)專用絕緣操作棒，并投入使用。項目成果可提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的操作方式，改變傳統(tǒng)低壓開關(guān)拉合的操作方式，保證電力線路的正常運行和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平，降低低壓開關(guān)操作難度及其作業(yè)風險。