變電站10kV 貼地式PT 手車轉(zhuǎn)運(yùn)小車的研究與設(shè)計

劉思 溫焯飛 羅其鋒 張粟

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528405）

目前，變電站10kV PT 的安裝形式分為固定式、手車式、貼地式三類。其中固定式PT 固定安裝在10kV 高壓柜內(nèi)，無法移動；手車式指將PT 安裝在帶滾輪的手車車體上，可通過推拉手車移動PT，并通過電氣設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)小車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)；貼地式指將PT 安裝在無滾輪的底座上，通過底座在柜體底部的導(dǎo)軌上推拉實(shí)現(xiàn)PT 的移動。

本文旨在通過對10kV PT 柜及PT 手車結(jié)構(gòu)、運(yùn)行人員的操作流程等方面的研究，針對貼地式PT，找出一種能夠提高轉(zhuǎn)運(yùn)PT 手車的效率及安全性的辦法。

一、轉(zhuǎn)運(yùn)貼地式PT 的現(xiàn)狀分析

10kV PT 是10kV 母線電壓測量的重要設(shè)備，近年來，隨著用電負(fù)荷的增大以及運(yùn)行年限的增長，10kV PT 手車的操作次數(shù)呈遞增趨勢。以中山供電局為例，根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)中2019 及2020 年留存數(shù)據(jù)顯示，平均每個變電站每年需要進(jìn)行大約8 次PT手車的轉(zhuǎn)運(yùn)檢修工作，但是所有變電站均未配備對應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，從效率以及安全性考慮，這一現(xiàn)狀嚴(yán)重影響了相關(guān)工作的開展。

部分老舊變電站的10kV PT 手車柜因設(shè)計問題，包含中柜、下柜兩個PT 手車（見圖1），中柜PT手車為手搖式，而下柜PT手車為貼地式（手車距離地面僅7CM，見圖2）。運(yùn)行人員在對下柜PT手車進(jìn)行操作時極為困難，不便于開展工作。主要存在以下問題：

1.由于高度原因，傳統(tǒng)10kV 開關(guān)檢修車無法適用于下柜PT 手車。在PT 手車需要檢修時只能靠運(yùn)行人員蹲坐在地拉出，而手車本身質(zhì)量重（約60kg），在拉出過程中有很大可能出現(xiàn)人員壓傷或手車損壞的情況。

2.在進(jìn)行10kV PT 檢修或高壓試驗前，需對貼地式PT 手車進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的轉(zhuǎn)運(yùn)。受10kV 高壓室內(nèi)的柜體分布的限制，如要滿足《安規(guī)》對檢修及高壓試驗工作的安全要求，運(yùn)行人員需要將貼地式PT 手車轉(zhuǎn)運(yùn)十多米距離才能開展相關(guān)許可工作。由于操作空間狹窄、手車質(zhì)量大，全程需消耗熟悉設(shè)備操作且力氣較大的4 名運(yùn)行人員大約20 分鐘才能完成，操作效率低下，人機(jī)工效極差。

3.由于重量及結(jié)構(gòu)原因，操作及轉(zhuǎn)運(yùn)過程中出現(xiàn)設(shè)備損壞的風(fēng)險較大，不僅可能會造成資產(chǎn)損失以及人員損傷，還可能導(dǎo)致設(shè)備停電時間延長，降低供電可靠性。

二、轉(zhuǎn)運(yùn)PT 手車方案比選

因為現(xiàn)存貼地式PT 手車多為在運(yùn)變電站的10kV 設(shè)備，所以在設(shè)計方案時是從經(jīng)濟(jì)成本、時間成本以及可靠性三個方面進(jìn)行綜合考慮（預(yù)設(shè)等級為低、一般、高），最后選出最優(yōu)方案進(jìn)行執(zhí)行。根據(jù)對現(xiàn)場的分析，轉(zhuǎn)運(yùn)PT 手車不方便的主要原因有兩個，一是PT 手車不便于操作，二是PT 手車重量大。下述方案一、方案二針對的是第一個原因，方案三、方案四針對的是第二個原因。

（一）更換高壓柜

即改造高壓柜，將貼地式PT手車安放地點(diǎn)由下柜改到中柜，以適應(yīng)饋線轉(zhuǎn)運(yùn)小車。

經(jīng)濟(jì)成本：需要重新采購高壓柜，并對10kV母線進(jìn)行停電施工，采購、施工成本高。

時間成本：需通過立項、審批、招標(biāo)、實(shí)施等環(huán)節(jié)，且涉及到較長時間的母線停電，時間成本高。

可靠性：更換高壓柜能夠完全消除此類問題，但在施工過程中可能造成原有一次設(shè)備損壞，可靠性一般。

（二）增加滾輪

即將貼地式PT 手車兩側(cè)增加滾輪。

經(jīng)濟(jì)成本：需要廠家重新調(diào)整PT 手車結(jié)構(gòu)，并立項購置或者改造現(xiàn)存PT 手車，經(jīng)濟(jì)成本一般。

時間成本：需通過立項、審批、招標(biāo)、實(shí)施等環(huán)節(jié)，時間成本高。

可靠性：解決了PT 手車轉(zhuǎn)運(yùn)問題，卻會出現(xiàn)固定措施不足運(yùn)行中的PT 手車滑出工作位置的風(fēng)險，可靠性低。

（三）增設(shè)起重機(jī)

即在10kV 高壓室增設(shè)起重設(shè)備。

經(jīng)濟(jì)成本：需要對高壓室進(jìn)行施工改造，經(jīng)濟(jì)成本高。

時間成本：需通過立項、審批、招標(biāo)、實(shí)施等環(huán)節(jié)，時間成本高。

可靠性：需要定期保養(yǎng)，且起重機(jī)一旦在工作過程中發(fā)生故障，可能會影響高壓設(shè)備的安全運(yùn)行，可靠性較一般。

（四）研制轉(zhuǎn)運(yùn)小車

即另外設(shè)計一款針對貼地式PT 手車的轉(zhuǎn)運(yùn)小車。

經(jīng)濟(jì)成本：可獨(dú)立設(shè)計、制造，無需聯(lián)系廠家，經(jīng)濟(jì)成本低。

時間成本：轉(zhuǎn)運(yùn)小車結(jié)構(gòu)簡單，無需另外進(jìn)行立項流程，時間成本低。

可靠性：無需對在運(yùn)的10kV設(shè)備進(jìn)行改造，僅用于貼地式PT手車轉(zhuǎn)運(yùn)，可靠性高。綜合上述四種方案的優(yōu)劣，最終決定在研制轉(zhuǎn)運(yùn)小車這一方向上進(jìn)行討論及設(shè)計。

三、轉(zhuǎn)運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)及操作說明

根據(jù)方案，結(jié)合現(xiàn)場勘查及運(yùn)行人員的操作習(xí)慣，最終設(shè)計出一種變電站10kV貼地式PT 手車轉(zhuǎn)運(yùn)小車，該轉(zhuǎn)運(yùn)小車主要由托盤、液壓千斤頂、直線導(dǎo)軌、扶手、PLC 一體機(jī)觸控電機(jī)控制器、小車底盤、伸縮運(yùn)動機(jī)構(gòu)、底盤加強(qiáng)筋、前輪、后輪這10 個部分組成，下圖3 為轉(zhuǎn)運(yùn)小車結(jié)構(gòu)分解圖，下圖4 為轉(zhuǎn)運(yùn)小車尺寸圖。

（一）轉(zhuǎn)運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)說明

1.PLC 一體機(jī)觸控電機(jī)控制器：該控制器可以控制伸縮運(yùn)動機(jī)構(gòu)中直流電機(jī)的啟停，控制器配套的液晶屏上是包括蓄電池電量以及托盤高度控制模塊的交互界面。在控制器底部配置兩個測距傳感器，兩個測距傳感器能夠分別測量托盤到地面和到PT 小車柜底的高度，所測得的高度差會反饋到液晶屏上。

2.伸縮運(yùn)動結(jié)構(gòu)：伸縮運(yùn)動機(jī)構(gòu)固定于小車底盤上，由蓄電池、直流電機(jī)、減速器和傳動連桿組成。蓄電池配有充電接口，并為電機(jī)供能。電機(jī)帶動傳動連桿旋轉(zhuǎn)，減速器增大電機(jī)的扭矩，提高控制精度。傳動連桿連接在液壓千斤頂?shù)牟僮靼咽稚?，電機(jī)轉(zhuǎn)動時通過傳動連桿帶動液壓千斤頂操作把手，實(shí)現(xiàn)電動操作，拆卸傳動連桿后，液壓千斤頂可手動操作。

3.托盤：與PT 手車直接接觸部分，用于承載PT 手車。結(jié)實(shí)耐用，可由千斤頂進(jìn)行高度調(diào)整。

4.千斤頂：可通過配套搖桿進(jìn)行升降操作，調(diào)節(jié)托盤高度并承擔(dān)PT 手車剛剛轉(zhuǎn)運(yùn)到小車上時的重量，該結(jié)構(gòu)最大承載容量達(dá)2000kg，能夠承載任何10kV PT 手車而不變形，待PT 手車完全轉(zhuǎn)移到托盤上以后再降落到底盤上。

5.直線導(dǎo)軌：直線導(dǎo)軌由導(dǎo)軌和滑塊組成。4 個滑塊與托盤的四邊用螺栓固定在一起，分別插入4 個導(dǎo)軌內(nèi)，保證托盤通過滑塊可在導(dǎo)軌上光滑上下移動而不發(fā)生偏移或者傾斜。

6.小車底盤：是小車各主要零部件的安裝平臺，用于統(tǒng)合轉(zhuǎn)運(yùn)小車各部件功能，起到承載和固定的作用。

7.底盤加強(qiáng)筋：用于加強(qiáng)底盤的承載能力、剛性強(qiáng)度以及使用壽命。

8.扶手：用于推動或者拉動轉(zhuǎn)運(yùn)小車。通過轉(zhuǎn)軸與小車固定連接，能夠在0°-90°之間自由調(diào)節(jié)，便于運(yùn)行人員在不同場景下進(jìn)行角度調(diào)整，避免出現(xiàn)阻礙PT 手車操作的情況。

9.前輪及后輪：前輪為定向輪，位于轉(zhuǎn)運(yùn)小車前端兩側(cè)，可以有效降低小車車身高度；后輪為萬向輪，帶剎車功能，位于轉(zhuǎn)運(yùn)小車底盤后側(cè)的抬高部分。運(yùn)行人員需要推拉轉(zhuǎn)運(yùn)小車時，抬起后輪剎車片，需要固定轉(zhuǎn)運(yùn)小車時，按下剎車片即可。

（二）轉(zhuǎn)運(yùn)小車的特性說明

1.托盤用于承載PT 手車，兩側(cè)設(shè)有直線軌道，轉(zhuǎn)運(yùn)小車直線導(dǎo)軌的軌道前端突出部分可插入PT 手車高壓柜內(nèi)，建立PT 手車與轉(zhuǎn)運(yùn)小車的連接“橋梁”，確保PT手車在托盤上不會向一側(cè)偏斜。運(yùn)行人員在直線導(dǎo)軌的輔助下，可以較為輕松地在PT 手車柜及轉(zhuǎn)運(yùn)小車之間實(shí)現(xiàn)PT 手車的推拉操作。

2.轉(zhuǎn)運(yùn)小車托盤初始高度為56mm，托盤可在一定范圍內(nèi)上下調(diào)整，以對應(yīng)不同貼地式PT 手車距地高度的差異。同時，千斤頂?shù)碾姍C(jī)配置有限位保護(hù)，在液壓千斤頂?shù)竭_(dá)最高或最低點(diǎn)后電機(jī)會自動停轉(zhuǎn)。

3.PLC 控制器的托盤高度控制模塊具有手動及自動調(diào)節(jié)托盤高度的功能。在手動模式下，運(yùn)行人員能夠通過PLC 控制器配套的托盤高度控制功能（上升、下降、停止按鈕）實(shí)現(xiàn)對液壓千斤頂?shù)拇致哉{(diào)節(jié)，也可通過該界面輸入具體數(shù)值實(shí)現(xiàn)對托盤高度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)?？刂破髟谑盏矫詈?，會根據(jù)所設(shè)定的高度精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)，進(jìn)而控制液壓千斤頂抬升的高度。在自動控制模式時，控制器可以根據(jù)測距傳感器所測得的高度差自動調(diào)節(jié)托盤到與PT 小車柜底齊平。

（三）轉(zhuǎn)運(yùn)小車的使用說明

1.拉出貼地式PT 手車流程：首先由運(yùn)行人員將轉(zhuǎn)運(yùn)小車推至貼地式PT 手車柜門外，初始狀態(tài)的托盤在最低高度。自動模式下，通過兩個測距傳感器測出PT 手車柜底與托盤的高度差，PLC 一體機(jī)觸控電機(jī)控制器自動控制液壓千斤頂將托盤抬升至所測高度；手動模式下可由運(yùn)行人員通過千斤頂拉桿或者托盤高度控制模塊進(jìn)行手動調(diào)節(jié)托盤高度，目測托盤與PT 手車柜柜底是否齊平。然后由運(yùn)行人員踩下后輪的剎車片固定住轉(zhuǎn)運(yùn)小車，放平小車扶手，在直線導(dǎo)軌的輔助下拉出PT 手車。

2.推入貼地式PT 手車流程：首先由運(yùn)行人員將轉(zhuǎn)運(yùn)小車以及其上的PT 手車推至貼地式PT 手車柜門外，初始狀態(tài)的托盤在最低高度。自動模式及手動模式下對托盤高度的調(diào)整與拉出PT 手車時一致。高度調(diào)整完畢后，由運(yùn)行人員踩下后輪的剎車片固定住轉(zhuǎn)運(yùn)小車，放平小車扶手，在直線導(dǎo)軌的輔助下推入PT 手車。

四、結(jié)語

相較于傳統(tǒng)的徒手搬運(yùn)，使用本文所設(shè)計的轉(zhuǎn)運(yùn)小車能夠更輕松的將貼地式PT手車?yán)列≤嚿喜⒖煽抗潭?，又能夠通過推、拉轉(zhuǎn)運(yùn)小車將PT 手車輕松轉(zhuǎn)運(yùn)至需要的位置，預(yù)計節(jié)省人力50%，效率提高75%，整體功能可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)（見圖5）。同時，轉(zhuǎn)運(yùn)小車結(jié)構(gòu)簡潔，各部分功能明確，連接牢固，經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性并重，具備可復(fù)制性，具有實(shí)際推廣價值。