關(guān)于復(fù)雜環(huán)境下高壓隔離開關(guān)吊裝裝置的研制

沈中亮　嚴(yán)俊　張磊　齊香林

摘 要：在電力系統(tǒng)中，由于隔離開關(guān)的吊裝環(huán)境比較復(fù)雜，有時(shí)大型起重裝置無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)起吊作業(yè)。本文通過對(duì)隔離開關(guān)吊裝環(huán)境以及各種小吊機(jī)的資料進(jìn)行分析，提出了一種小型起吊機(jī)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：高壓隔離開關(guān);起重機(jī);快速裝拆

在電力系統(tǒng)中，變電站內(nèi)的高壓隔離開關(guān)由于運(yùn)行時(shí)限漸長(zhǎng)、銹蝕嚴(yán)重、缺陷增多以及主導(dǎo)電回路容量不夠，嚴(yán)重影響供電可靠性，迫切需要對(duì)運(yùn)行已久的隔離開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造。而在改造過程中，為了不影響用戶供電，通常采用改造間隔轉(zhuǎn)檢修，其他間隔繼續(xù)帶電運(yùn)行的方式開展工作。在這樣運(yùn)行方式下，往往會(huì)遇到改造設(shè)備距離帶電設(shè)備距離太近，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)起重裝置吊裝所需的安全距離，給正常的檢修工作帶來了不便。特別是在鄰近間隔無法陪停的運(yùn)行方式下，大型起重裝置無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)起吊作業(yè)，受到較大的限制。為了實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)在復(fù)雜環(huán)境下的安裝與維修，我們結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)所遇到的難點(diǎn)，計(jì)劃設(shè)計(jì)和研制一種用于復(fù)雜環(huán)境下隔離開關(guān)吊裝的裝置，以便為電力設(shè)備的檢修與維護(hù)提供強(qiáng)有力的保障。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在參考了多種小型起重機(jī)的相關(guān)資料后，結(jié)合110kV高壓隔離開關(guān)的吊裝環(huán)境，筆者認(rèn)為將起吊機(jī)安裝在隔離開關(guān)安裝基座上，穩(wěn)定性較好，不受地面環(huán)境限制，更能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，而且可以實(shí)現(xiàn)三人裝拆，滿足實(shí)際的使用要求（如下圖）。

一、起重機(jī)各機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)起重機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能不同，可分為起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)。

（一）起升機(jī)構(gòu)

起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、取物裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)以及各種安全和輔助裝置等組成。主要電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等為起升機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)由鋼絲繩、卷筒組和動(dòng)滑輪及定滑輪結(jié)合的滑輪組所組成。取物裝置有多種形式如：吊環(huán)、掛梁、吊鉤、電磁吸盤、抓斗。根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及對(duì)隔離開關(guān)吊裝環(huán)境的考慮以及參考各種市面已有的小型起重機(jī)，驅(qū)動(dòng)裝置選用小型卷?yè)P(yáng)機(jī)，取物裝置選用吊鉤。

（二）運(yùn)行機(jī)構(gòu)

運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以調(diào)整起重機(jī)的位置，使起重機(jī)可以在更合適的位置工作。調(diào)整位置的方式為使貨物進(jìn)行水平移動(dòng)，使小車或者起重機(jī)水平運(yùn)動(dòng)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般由運(yùn)行支承裝置和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)采用有軌運(yùn)行支承裝置，有軌運(yùn)行裝置采用鋼制車輪小車在閘刀底座槽鋼上運(yùn)行，該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)為運(yùn)行阻力小，負(fù)載能力大，對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，制造和維護(hù)方便。由于水平位移較小，運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用人力推動(dòng)，使操作更簡(jiǎn)單。

（三）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩部分組成，分別為回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)支承裝置具有的作用是將起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分支承在起重機(jī)的固定立柱上，使回轉(zhuǎn)部分具有確定的運(yùn)動(dòng)，并保證其不會(huì)翻倒或掉落?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是為回轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，并且承受回轉(zhuǎn)部分所會(huì)受到的阻力。

（四）變幅機(jī)構(gòu)

臂架型起重機(jī)中，起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心線距取物裝置中心線的距離被稱為幅度，用來改變吊具水平幅度位置的機(jī)構(gòu)稱為起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)。按照工作性質(zhì)起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)可分為工作性變幅機(jī)構(gòu)和非工作性變幅機(jī)構(gòu)。

工作性變幅機(jī)構(gòu)在吊重物的條件下變幅。為了可以更好的滿足工作要求，經(jīng)常需要在吊裝貨物的時(shí)候改變起重機(jī)的幅度;多臺(tái)起重機(jī)鄰近同時(shí)工作時(shí)為了避免碰撞干擾，以及裝卸時(shí)為了準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)工位，這就需要在每個(gè)工作循環(huán)中進(jìn)行變幅運(yùn)動(dòng)。在這類變幅機(jī)構(gòu)中，為了提高裝卸效率，變幅速度一般較高。

非工作型變幅機(jī)構(gòu)在不吊重物的條件下進(jìn)行變幅，變幅使起重機(jī)的吊具調(diào)整到適合吊運(yùn)重物的位置，或是根據(jù)貨物裝卸點(diǎn)與起重機(jī)位置的變動(dòng)要求變更幅度。非工作性變幅機(jī)構(gòu)具有在貨物裝卸過程中幅度不變或用來放倒臂架，便于運(yùn)輸這一特點(diǎn)。這類變幅工作次數(shù)較少，變幅速度影響小，這類變幅機(jī)構(gòu)中一般采用較低的變幅速度。

二、起吊機(jī)各部分重量

由于本次設(shè)計(jì)的起吊裝置是組裝式小型起重機(jī)，所以裝拆各部分的重量控制十分重要，裝拆各部分重量不能太大，太大會(huì)導(dǎo)致兩三個(gè)工作人員安裝起重機(jī)困難，甚至可能無法順利安裝進(jìn)行高壓隔離開關(guān)的吊裝。因此設(shè)計(jì)人員對(duì)各零部件的材料進(jìn)行了選擇，主要零部件采用了鈦合金，各個(gè)部分最大為46Kg，極大的降低了重量，所以兩三個(gè)工作人員即可以實(shí)現(xiàn)快速安裝于拆卸。

三、起吊機(jī)吊裝過程

本次所設(shè)計(jì)高壓隔離開關(guān)起吊裝置的吊裝過程如下：首先作業(yè)人員將絕緣梯靠在閘刀底座槽鋼上，然后在梯子上即可將小型起重機(jī)底板用導(dǎo)輪卡板組合件固定在高壓隔離開關(guān)的基座槽鋼上，導(dǎo)輪卡在槽鋼之間，這樣保證了裝置不會(huì)翻倒掉落。底板安裝好后，兩名作業(yè)人員先將吊機(jī)橫梁座固定在SE7回轉(zhuǎn)支承上，其次小型卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在吊機(jī)橫梁座底部，然后再依次將起重機(jī)吊臂的大臂，小臂以及液壓缸裝配，液壓泵及操作按鈕均在地面，接通電源后操作人員在地面即可進(jìn)行吊裝作業(yè)。

此外，吊機(jī)還實(shí)現(xiàn)了三重保護(hù)機(jī)制：（1）防高壓觸電語(yǔ)音告警保護(hù)，吊臂懸端安裝電場(chǎng)感應(yīng)器，當(dāng)?shù)鯔C(jī)在吊裝過程中與相鄰帶電間隔的距離不滿足要求時(shí)警報(bào)器會(huì)發(fā)出語(yǔ)音告警并自動(dòng)剎車;（2）超重保護(hù)，吊鉤上端鋼絲繩鉸接的應(yīng)力感應(yīng)器會(huì)隨時(shí)監(jiān)控吊件重量及起吊角度，不滿足要求時(shí)警報(bào)器會(huì)發(fā)出語(yǔ)音告警并自動(dòng)剎車;（3）斷電保護(hù)，起吊過程中突然斷電時(shí)，吊機(jī)自動(dòng)閉鎖，防止吊件墜落。

四、本設(shè)計(jì)中起吊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（1）基于吊臂懸端電場(chǎng)感應(yīng)器及與吊鉤上端鋼絲繩鉸接的應(yīng)力感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了吊裝過程中防高壓觸電語(yǔ)音告警保護(hù)和超重保護(hù)。（2）通過與桁架卡接的電動(dòng)回轉(zhuǎn)支承底座，使得吊臂在平移過程中穩(wěn)定可控。（3）吊臂、立柱、底板等主體機(jī)械機(jī)構(gòu)采用鈦合金材料，抗腐的同時(shí)使得整套裝置更加輕量化。（4）采用模塊化的設(shè)計(jì)，有利于搭載于不同平臺(tái)，為進(jìn)一步的開發(fā)利用打下良好的基礎(chǔ)。

綜上所述，本設(shè)計(jì)方案中起吊機(jī)設(shè)備關(guān)鍵部位采用鈦合金材料，極大的減輕了設(shè)備質(zhì)量，合理劃分各功能區(qū)域，使其便于裝拆及安裝，操作簡(jiǎn)單，三人即可進(jìn)行拆裝和起吊，很好地解決了高壓隔離開關(guān)由于安全距離不夠，吊裝環(huán)境復(fù)雜所帶來的難題，有很強(qiáng)的可操作性和推廣性。