110 kV隔離開關(guān)折疊式新型檢修踏板的研制

馮奕鈞 何嘉成

摘 要：在變電站眾多電力設(shè)備中，隔離開關(guān)是最常見的重要設(shè)備之一。為確保設(shè)備在健康條件下安全運行，電力檢修人員需要定期對其開展檢修、維護(hù)、試驗等工作。其中，GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)是常規(guī)變電站中最為常見的刀閘，其生產(chǎn)廠家、型號眾多，國產(chǎn)、外資產(chǎn)和合資產(chǎn)在結(jié)構(gòu)和工作原理方面基本相同，都是雙柱水平開斷單斷口的隔離開關(guān)。為確保電力人員的人身安全，切實做好設(shè)備消缺維護(hù)工作，提高設(shè)備維護(hù)的檢修質(zhì)量和可操作性，實現(xiàn)設(shè)備精益化管理工作目標(biāo)，充分結(jié)合GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)設(shè)備制造工藝和運行維護(hù)特點，研制了適用于此類開關(guān)檢修的專用折疊式檢修踏板，有針對性地改良了傳統(tǒng)隔離開關(guān)檢修過程中工作空間局限性大、高處作業(yè)安全性差、工作效率低等缺陷。現(xiàn)介紹該折疊式新型檢修踏板的結(jié)構(gòu)組成和應(yīng)用情況，該研究成果能夠降低現(xiàn)場檢修及試驗工作的風(fēng)險，提高現(xiàn)場工作效率。

關(guān)鍵詞：110 kV隔離開關(guān);新型檢修踏板;折疊式

中圖分類號：TM564.1? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）07-0033-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.009

0? ? 引言

敞開式隔離開關(guān)是一種沒有專門滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，在分閘狀態(tài)有明顯可見的斷口，在合閘狀態(tài)能可靠通過正常工作電流和短路故障電流。但是，需要注意不能用其開斷正常工作電流和短路故障電流。按照絕緣支柱數(shù)目分類，隔離開關(guān)可分為單柱式、雙柱式、三柱式。在電力系統(tǒng)中，隔離開關(guān)的主要用途如下：（1）檢修與分段隔離;（2）根據(jù)需要換接線路;（3）分合空載線路;（4）自動快速隔離。

現(xiàn)今江門區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，用電需求與日俱增，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備數(shù)量急劇增加。隨著設(shè)備長時間運行服役，且在沿海地區(qū)外部復(fù)雜的氣候環(huán)境等影響下，設(shè)備安全運行形勢可謂十分嚴(yán)峻。而110 kV隔離開關(guān)是常規(guī)變電站內(nèi)最常見的重要設(shè)備之一，數(shù)量多，型號多種多樣，其檢修工作是最常見的變電設(shè)備檢修工作之一，包括周期性維護(hù)任務(wù)和日常遇到的缺陷處理工作。由于設(shè)備運行年限不同，其相應(yīng)檢修開展工作深度也不同。110 kV隔離開關(guān)數(shù)量較多，其全年檢修維護(hù)工作任務(wù)重，加上設(shè)備自身高度和戶外位置特點，需要檢修人員進(jìn)行室外作業(yè)和高處作業(yè)。在隔離開關(guān)檢修過程中，檢修人員通常需要在有限的停電時間內(nèi)完成高強(qiáng)度的戶外高空作業(yè)任務(wù)，這給人員生產(chǎn)作業(yè)帶來了相當(dāng)大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。為有效防控設(shè)備事故事件的發(fā)生，提高檢修維護(hù)工作效率，縮短停電時間，亟需相關(guān)從業(yè)人員研發(fā)出一套110 kV隔離開關(guān)折疊式新型檢修踏板。

1? ? 研制思路

本研究的目標(biāo)是解決現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)狀的短板，目前GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)構(gòu)架上使用的檢修踏板都比較笨重，且不易搬運，由現(xiàn)場生產(chǎn)分析所需，根據(jù)110 kV隔離開關(guān)基礎(chǔ)構(gòu)架結(jié)構(gòu)及尺寸，選擇適合槽鋼底座構(gòu)架尺寸的固定方式，考慮到對不同間距、尺寸槽鋼的通用性，從而明確了整套工具的設(shè)計方案：新型檢修踏板可根據(jù)不同廠家、不同間距的底座尺寸去調(diào)整，并整張鋪設(shè)在底座橫梁槽鋼上，在材質(zhì)上選用質(zhì)輕、強(qiáng)度好的合金材料，在確保安全的前提下，綜合提高新型檢修踏板的實用性能[1]。

2? ? GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)一般結(jié)構(gòu)

GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)一般由底架、支柱絕緣子、導(dǎo)電臂、傳動系統(tǒng)組成，底架通常焊接安裝在距離地面2 500 mm高空、通過水泥柱支撐的槽鋼架上。從圖1可以看出，GW4型110 kV隔離開關(guān)底座長約1 580 mm，兩條互相平行的槽鋼間距在1 060～1 300 mm，不同變電站內(nèi)不同廠家型號的GW4型110 kV隔離開關(guān)平行槽鋼間距會略有變化。每個GW4型110 kV隔離開關(guān)分A、B、C三相，相間距離在2 000 mm以上（包括2 000 mm），即相鄰相的隔離開關(guān)底座中軸線相距2 000 mm以上[2]。

3? ? 工具結(jié)構(gòu)構(gòu)成

筆者團(tuán)隊開發(fā)的這套110 kV隔離開關(guān)折疊式新型檢修踏板具有以下優(yōu)勢：質(zhì)量輕且攜帶方便，有利于平地和高空之間的傳遞，可單人隨意操作，裝拆靈活簡便。該折疊式新型檢修踏板由兩塊平面踏板連接而成，以刀閘底座槽鋼作為踏板平臺受力支撐點[3]，通過固定自鎖方式把踏板平臺固定于隔離開關(guān)構(gòu)架上。整體上，檢修踏板由平面部分、折疊伸展部分和固定自鎖部分三部分組成。

3.1? ? 踏板平面部分

踏板平面分為A踏板平面和B踏板平面，兩平面均帶有花紋防滑功能。平面使用抽芯鉚釘沿主體框架及中間橫向龍骨加強(qiáng)筋固定，其固定間距不少于150 mm。主要材料是6061型高強(qiáng)度鋁合金，合并后踏板總長度為1 640 mm，對折后長820 mm、寬600 mm、厚42 mm。

3.2? ? 折疊伸展部分

該檢修平臺通過合頁將兩個平臺連接在一起，敷設(shè)于構(gòu)架上層，形成平面，其安全性高、穩(wěn)定性好，便于折疊。

3.3? ? 固定自鎖部分

檢修踏板兩側(cè)四個角設(shè)置防止踏板平面滑動或傾斜的自鎖裝置，且兩個平面間加插兩條加強(qiáng)筋，增加踏板兩個平面連接的穩(wěn)定性。

4? ? 工具設(shè)計圖

110 kV隔離開關(guān)折疊式新型檢修踏板的設(shè)計圖如圖2所示。

5? ? 材質(zhì)選用

（1）踏板主體選用框架結(jié)構(gòu)，采用6061型高強(qiáng)度鋁合金材料和316型不銹鋼加工制成。

（2）踏板框架兩側(cè)設(shè)有兩條不銹鋼加強(qiáng)筋，正方形柱體外徑40 mm、壁厚2 mm。

（3）鎖緊裝置及連接受力部位采用316型不銹鋼，其經(jīng)激光切割及數(shù)控加工中心加工后成型，在制件表面進(jìn)行鍍鉻處理并包裹防滑橡膠，防止踏板移位。

6? ? 檢修踏板的工況受力分析及測試

成年男性體重一般在60～80 kg，為保證檢修人員的人身安全，將額定工作載荷定為80 kg。根據(jù)《變電站登高作業(yè)及防護(hù)器材技術(shù)要求 第2部分：拆卸型檢修平臺》（DL/T 1209.2—2014），靜態(tài)強(qiáng)度試驗載荷80×2=

160 kg，動態(tài)墜落沖擊試驗載荷80×2=160 kg。

6.1? ? 靜載荷預(yù)防性試驗

（1）試驗方法：將檢修踏板安裝于試驗架上，置于工作狀態(tài)。在檢修踏板上逐步添加40 kg為單位的測試重物，直至添加至160 kg，進(jìn)行靜載荷試驗。

（2）試驗結(jié)果：當(dāng)載荷加至160 kg，保持5 min后卸荷檢查，試樣未見明顯變形及斷裂現(xiàn)象，說明整套裝置靜載荷是合格的。

6.2? ? 墜落沖擊試驗

（1）試驗方法：將檢修踏板安裝于試驗架上，置于工作狀態(tài)。取160 kg模擬重物，將重物提升至一定高度，水平距離不大于40 cm，釋放重物。

（2）試驗結(jié)果：釋放160 kg重物后，靜置1 min后卸荷檢查，試樣未發(fā)生斷裂現(xiàn)象，說明整套裝置墜落沖擊載荷是合格的。

結(jié)論：綜合以上靜載荷、墜落沖擊機(jī)械試驗，結(jié)果表明所研制裝置是安全、可靠的，可用于實際工作。

7? ? 結(jié)論

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本文所研制的110 kV隔離開關(guān)折疊式新型檢修踏板具有以下優(yōu)點：

（1）同傳統(tǒng)的檢修踏板一樣，新型檢修踏板也是在變電站內(nèi)110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)構(gòu)架上搭建了一個工作平臺，讓檢修人員在相關(guān)設(shè)備檢修過程中高空作業(yè)亦“如履平地”，這大大提高了工作效率，降低了人工成本，節(jié)省了人力、物力，能夠幫助檢修人員可靠檢修、試驗，降低高空作業(yè)風(fēng)險，縮短設(shè)備停電時間。

（2）新型檢修踏板可直接鎖緊在GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)的槽鋼構(gòu)架上，從而形成一個安全牢固的高空作業(yè)平臺。使用傳統(tǒng)檢修踏板時，檢修人員工作過程中的重心移動要時刻注意，可能因為著力點不小心移至外側(cè)而出現(xiàn)踏板側(cè)翻事故。檢修踏板相當(dāng)于在隔離開關(guān)刀閘構(gòu)架上設(shè)置安全平穩(wěn)的安全防護(hù)機(jī)構(gòu)，鎖緊裝置能有效防止類似的檢修踏板側(cè)翻意外事故發(fā)生，有效保障檢修人員的人身安全，進(jìn)一步把控高空作業(yè)風(fēng)險。

（3）本檢修平臺獨特的鎖緊裝置可適用于對向和背向的隔離開關(guān)槽鋼構(gòu)架，并可適應(yīng)不同寬度的槽鋼結(jié)構(gòu)，且安裝方便、快捷、穩(wěn)固。

（4）折疊式設(shè)計，在空間需求上更為靈活，有利于檢修踏板的運輸和存放，方便工器具管理員管理。

（5）整塊檢修踏板一共重10 kg，相較于傳統(tǒng)的木質(zhì)檢修踏板，重量降低約50%，質(zhì)量輕、方便攜帶，讓變電站檢修人員能夠更為輕易地在地面和高空之間對其進(jìn)行傳遞操作。在高空作業(yè)過程中，檢修人員需要移動檢修踏板時，新型檢修踏板同樣便利，避免了作業(yè)人員過多損耗體力，提供了人身安全和設(shè)備安全保障，降低了作業(yè)風(fēng)險。

（6）本檢修平臺可以應(yīng)用于所有GW4型110 kV雙柱水平旋轉(zhuǎn)式戶外高壓交流隔離開關(guān)，通用性強(qiáng)，操作輕便靈活、安全可靠。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 沈煜，汪濤，陳繼東，等.電流互感器技術(shù)監(jiān)督的特點和要求[J].智能電網(wǎng)，2015，3（9）：883-887.

[2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 王煥定，祁皚.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

收稿日期：2021-12-01

作者簡介：馮奕鈞（1989—），男，廣東陽江人，工程師，研究方向：變電設(shè)備維護(hù)與檢修。

何嘉成（1993—），男，廣東茂名人，助理工程師，研究方向：變電設(shè)備維護(hù)與檢修。