10 kV柱上斷路器伸縮式支架的研制

王彩娣， 彭 坤， 夏世超， 丁正勝

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司宿松縣供電公司， 安徽 宿松 246500)

0 引言

10 kV柱上斷路器是電力系統(tǒng)運行的重要設(shè)備[1]，作為10 kV配電線路的開斷設(shè)備，對10 kV配電線路的安全可靠運行有著非常重要的作用。對于供電企業(yè)而言由于各年度采購的柱上斷路器廠家不同，因而與柱上斷路器配套的支架的尺寸也各異。當(dāng)線路上運行的柱上斷路器發(fā)生故障或報廢需更換時，必須拆除舊支架再裝上新支架，這樣就需花費很長時間，增加了線路因更換柱上斷路器而造成的停電時間及其帶來的用電負(fù)荷損失。國網(wǎng)宿松縣供電公司松茲電力QC小組統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用拆除舊支架后再裝上新支架的方法更換10 kV柱上斷路器時，平均每次更換需停電395分鐘(約6.5小時)。較長的停電時間既影響供電可靠性，也容易引起客戶的投訴，不能滿足優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求，同時施工人員長時間在電桿上高空作業(yè)也容易引發(fā)安全事故，不能滿足安全生產(chǎn)的要求[2]。

如何減少更換10 kV柱上斷路器造成的停電時間，已是迫在眉睫。為解決這一問題，國網(wǎng)宿松縣供電公司松茲電力QC小組在日常工作中發(fā)現(xiàn)，線路角鐵橫擔(dān)、配電變壓器臺架的尺寸調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)效果好且非常實用。線路角鐵橫擔(dān)通過兩個橫向長形螺孔來調(diào)節(jié)兩個螺栓之間的孔距，從而適應(yīng)不同尺寸大小的抱箍。配電變壓器臺架是通過穿心螺栓固定在電桿上的，通過螺栓固定在槽鋼位置的不同來調(diào)節(jié)兩端穿心螺栓的距離尺寸，從而實現(xiàn)臺架在不同尺寸電桿上的固定。

小組調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，有可供參考的尺寸調(diào)節(jié)方式，但沒有可直接應(yīng)用的裝置。

1 確定研制方案與實施

小組組織對10 kV柱上斷路器更換各步驟消耗時間進(jìn)行了統(tǒng)計，拆下舊支架和安裝新的配套支架所耗時時占比超過50%。由此可見拆下舊支架和安裝新支架是造成10 kV柱上斷路器更換時間長的主要原因。小組確定了研制一種伸縮式支架的方案，這種支架可直接安裝在舊的支架上，再在伸縮式支架上直接安裝新的斷路器。這樣就可以在不拆除舊支架的情況下，通過伸縮式支架直接安裝新的斷路器。小組通過討論后認(rèn)為，只要在斷路器支架的各橫梁上開出長形的螺孔使固定螺栓安裝可調(diào)就可以實現(xiàn)斷路器支架安裝尺寸的可調(diào)。

由于該裝置是為了實現(xiàn)支架尺寸的可調(diào)，根據(jù)此裝置功能要求，在裝置結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計方面，主要解決以下四點問題：(1)如何確定伸縮支架的尺寸，從而實現(xiàn)與不同尺寸的斷路器和舊支架的連接；(2)伸縮支架通過什么方式與老支架和斷路器底座相連；(3)支架選用什么材料才能滿足機(jī)械特性和抗腐蝕性；(4)主、輔梁如何選型才能保證裝置在滿足機(jī)械特性的情況下，消除螺栓兩頭在舊支架與主輔梁之間、主輔梁與新斷路器底座之間產(chǎn)生的空隙。

針對上述問題，研制小組召開會議，集思廣益，制定了裝置的初選方案。伸縮支架初選方案、伸縮支架初選方案最后確定的調(diào)節(jié)方式、固定方式、材料選擇、主輔梁選擇和理由如圖1所示。

圖1 伸縮支架初選方案形成過程圖

(1)支架調(diào)節(jié)方式。伸縮式支架主要安裝在電桿上，屬于高空裝置，綜合考慮裝置穩(wěn)定性、制作簡易性、制作成本等方面因素，最終選擇長形螺絲孔安裝作為調(diào)節(jié)方式。

(2)支架固定方式。高空作業(yè)時，螺栓固定操作比較方便，且固定牢靠，最終確定采用螺栓固定方式。

(3)支架材料選擇。由于本裝置使用量大，綜合考慮裝置抗腐蝕性、制作成本等方面因素，我們選擇了鍍鋅鐵件材料。

(4)支架主輔梁選型。由于本裝置需要具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，槽鋼機(jī)械強(qiáng)度好，而且使用槽鋼螺栓兩頭在舊支架與主輔梁之間、主輔梁與新斷路器底座之間不會產(chǎn)生空隙，受力均勻且螺栓安裝方便。在綜合考慮材料強(qiáng)度、受力均衡性、成本等方面后，選擇槽鋼作主梁，扁鋼作輔梁。

針對以上分析結(jié)論，研制小組確定了以下具體實施方案：

(1)確定伸縮式支架的尺寸調(diào)整范圍。小組對已投入使用的10 kV柱上斷路器老支架的尺寸進(jìn)行了統(tǒng)計分析，10 kV柱上斷路器老支架平均尺寸為926mm×161mm，考慮到該支架的通用性等方面因素，對尺寸的大小進(jìn)行縮放15%。最后尺寸范圍控制在橫向調(diào)節(jié)范圍為800 mm～1050 mm，縱向調(diào)節(jié)范圍為140 mm～185 mm。主梁兩端和輔梁上開長形螺絲孔，通過改變螺絲在長形螺絲孔上的固定位置來調(diào)節(jié)支架的尺寸。

在地面安裝測試成功后，研制小組挑選了需要更換的斷路器進(jìn)行了更換測試，測試結(jié)果表明，使用伸縮式支架更換10 kV柱上斷路器時能順利安裝，且能滿足多種不同尺寸調(diào)節(jié)的要求。

(2)選擇螺栓型號。研制小組對市面上各種型號螺栓進(jìn)行了測試，測試結(jié)果只有M16*80的螺栓能滿足各方面的要求，故該裝置使用M16*80的螺栓。

(3)鍍鋅方式選擇。研制小組對熱鍍鋅、熱鍍鋅優(yōu)缺點進(jìn)行了調(diào)查比較，熱鍍鋅生產(chǎn)速度快，耐蝕性好，室外環(huán)境下熱鍍鋅可以保持幾十年，生產(chǎn)成本稍高，綜合考慮國家提倡度、環(huán)保要求、使用年限等因素，遂確定選用熱鍍鋅。

(4)槽鋼大小選擇。小組對市面上各種型號的槽鋼進(jìn)行了調(diào)查比較，綜合考慮滿足受力要求、盡量減少桿上材料重量、降低裝置成本等因素后，決定選用10號槽鋼。

綜合以上考慮，伸縮式支架尺寸設(shè)計圖如圖2所示，固定方式示意圖如圖3所示。

圖2 伸縮式支架尺寸設(shè)計圖

圖3 伸縮式支架固定方式示意圖

2 應(yīng)用效果

通過檢查試驗，該伸縮式支架橫向調(diào)節(jié)范圍80～105cm，縱向調(diào)節(jié)范圍14～18.5cm，能適應(yīng)目前所有尺寸的舊斷路器支架和10 kV柱上斷路器的尺寸要求。使用槽鋼作主梁、扁鋼作輔梁，舊支架、伸縮式支架、斷路器底座之間能緊密地貼合在一起，幾乎沒有間隙。通過多次試驗還發(fā)現(xiàn)，該伸縮式支架安裝方便快捷，使用靈活，能有效減少更換10 kV柱上斷路器所用的時間，使用后平均安裝用時僅需171分鐘。

該QC成果推廣應(yīng)用后，對2019年農(nóng)網(wǎng)改造的109臺10 kV柱上斷路器安裝用時統(tǒng)計，更換1臺柱上斷路器平均減少損失電能量16722.17 kWh，按平均電價0.56元/kWh計算，共計少損失電費0.936萬元。2019年理論上可共減少電能量損失1822716.53 kWh，共計減少電費損失102.07萬元。推廣更換后安裝人員高空作業(yè)時間縮短了224分鐘，2019年理論上可共減少人員在高空作業(yè)時間24416分鐘(約17天)，降低了高空作業(yè)時間和勞動強(qiáng)度，減少了工作人員高空作業(yè)安全風(fēng)險。

3 結(jié)束語

10 kV柱上斷路器伸縮式支架的成功研制，解決了原有更換10 kV柱上斷路器安裝用時長、安裝作業(yè)風(fēng)險高、停電時間長、供電可靠性差及其可能帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)投訴風(fēng)險等諸多問題。該伸縮式支架安裝方便，大大節(jié)約了安裝時間，經(jīng)濟(jì)實用，在工程施工中安全可靠，取得了良好的使用效果，對滿足供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求和10 kV配電線路的安全可靠運行有著非常重要的作用。