35 kV手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)的研制與應(yīng)用

袁季方 陳蘇芳 王林發(fā) 楊丕瀠 廖志華

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司，福建龍巖 364000）

0 引言

手車開關(guān)是變電站內(nèi)最為常用的電氣設(shè)備之一，在對(duì)手車開關(guān)進(jìn)行周期性預(yù)試、故障檢修時(shí)，為了隔離帶電部位，保證作業(yè)人員的安全，需要將手車開關(guān)移動(dòng)至中置柜外，轉(zhuǎn)運(yùn)到指定地點(diǎn)[1-2]。據(jù)某地市供電公司統(tǒng)計(jì)，因人工轉(zhuǎn)運(yùn)手車開關(guān)造成的設(shè)備故障達(dá)14起，累計(jì)延誤送電時(shí)間達(dá)15.6 h，這不僅嚴(yán)重影響了公司設(shè)備精益化管理水平的提升，也造成了公司供電服務(wù)質(zhì)量和客服滿意度降低[3]。另外，人工轉(zhuǎn)運(yùn)過程中不僅會(huì)造成開關(guān)底部磨損、零部件損壞等問題，若發(fā)生開關(guān)跌落，還會(huì)嚴(yán)重危害人身、設(shè)備安全。針對(duì)手車開關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)工作，目前尚無可直接有效使用的工具。針對(duì)存在的不足，本文開展了35 kV手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)研究，研制的35 kV手車開關(guān)新型通用轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)，適用于各型號(hào)35 kV手車開關(guān)，規(guī)避了操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，并具有平穩(wěn)升降、靈活轉(zhuǎn)移和可靠固定等功能，可有效保障人員安全，具有較大的推廣價(jià)值。

1 35 kV手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

本35 kV手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)由四部分組成：支撐單元、動(dòng)力單元、升降單元和控制單元，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 35 kV手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

1.1 支撐單元

根據(jù)變電站10 kV高壓室走廊實(shí)際寬度，確定底部支撐基座尺寸為1 100 mm×1 300 mm。采用壓力機(jī)，對(duì)底部支撐基座施加5 000 N的壓力，測(cè)試是否發(fā)生變形，結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定。重復(fù)試驗(yàn)20次，記錄試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，可知，底部支撐基座能夠承受5 000 N的力，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

表1 底部支撐基座承重試驗(yàn)

選定移動(dòng)速度和轉(zhuǎn)彎半徑滿足要求的3種不同萬向輪（萬向輪A：車輪直徑6 cm；萬向輪B：車輪直徑8 cm；萬向輪C：車輪直徑10 cm），將這3種萬向輪分別安裝在底部支撐基座上，進(jìn)行載物移動(dòng)速度測(cè)試。小組成員最終選擇了車輪直徑最大的萬向輪，測(cè)試結(jié)果如表2所示，可知，安裝萬向輪后可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)速度＞1.0 m/s。

表2 載物移動(dòng)速度測(cè)試 單位：m/s

1.2 動(dòng)力單元

根據(jù)變電站內(nèi)開關(guān)柜的實(shí)際尺寸（長(zhǎng)、寬、高：1 500 mm×800 mm×2 200 mm）和基座的尺寸，確定出制作C形槽的尺寸，進(jìn)而設(shè)計(jì)CAD圖紙和實(shí)物，如圖2所示，將C形槽焊接在底部支撐基座上。

圖2 C形槽支架圖紙和實(shí)物圖

導(dǎo)軌在升降過程中的摩擦力應(yīng)小于120 N，利用與實(shí)際各類型號(hào)手車開關(guān)相同重量的重物進(jìn)行模擬，對(duì)導(dǎo)軌在升降過程中的摩擦力進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表3所示，槽型導(dǎo)軌支架在升降過程中的摩擦力小于120 N，滿足要求。

表3 導(dǎo)軌摩擦力試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 單位：N

根據(jù)扭矩要求，采用750 W交流電機(jī)，用電機(jī)扭矩功率測(cè)試儀測(cè)量交流電機(jī)的輸出扭矩。進(jìn)行50組試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示，輸出扭矩大于50 N·m，滿足要求。

表4 交流電機(jī)的輸出扭矩試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

1.3 升降單元

根據(jù)手車開關(guān)的實(shí)際長(zhǎng)和寬，確定底部支撐基座尺寸為80 mm×700 mm；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)手車開關(guān)寬度的差異性，結(jié)合最大寬度和最小寬度，從而確定絲杠的可調(diào)范圍為600～1 200 mm，成品如圖3所示。設(shè)定不同的間距，模擬不同型號(hào)的開關(guān)，測(cè)量絲杠調(diào)距誤差，如表5所示，可見起重叉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，調(diào)距誤差＜5 mm。

圖3 絲杠調(diào)距起重叉實(shí)物圖

表5 絲杠調(diào)距試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

將帶輪傳動(dòng)裝置與電機(jī)進(jìn)行組裝連接，如圖4所示。施加4 500～6 500 N的負(fù)載，測(cè)試裝置的傳動(dòng)效率，如表6所示，可見在負(fù)載要求范圍內(nèi)，帶輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率大于0.96。

圖4 帶輪傳動(dòng)裝置安裝圖

表6 帶輪傳動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

1.4 控制單元

在KEIL開發(fā)環(huán)境下編寫STC89C52系列單片機(jī)啟動(dòng)程序，進(jìn)行仿真分析，在實(shí)驗(yàn)開發(fā)板上完成編譯、調(diào)試，重復(fù)進(jìn)行輸入/輸出測(cè)試，用示波器觀測(cè)輸出脈沖信號(hào)，統(tǒng)計(jì)動(dòng)作正確率，如表7所示。

表7 在不同負(fù)載下行程開關(guān)的制動(dòng)誤差

根據(jù)開關(guān)提升高度要求，在手車開關(guān)需提升和下落的指定高度處各安裝一個(gè)行程開關(guān)，測(cè)量在不同負(fù)載情況下的制動(dòng)距離誤差。在負(fù)載要求范圍內(nèi)，行程開關(guān)的制動(dòng)距離小于1 cm。

2 應(yīng)用效果

2.1 有效性驗(yàn)證

將轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)組裝好，如圖5所示，對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)做負(fù)重提升模擬測(cè)試。因目前使用的手車開關(guān)重量最大為400 kg，為驗(yàn)證轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)提升重量是否達(dá)到目標(biāo)值，用同等重量的重物模擬手車開關(guān)進(jìn)行負(fù)重搬運(yùn)試驗(yàn)，如表8所示，可知手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)提升重物＞450 kg，滿足現(xiàn)有手車開關(guān)重量要求。

表8 在不同負(fù)載下承重試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖5 轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)實(shí)物圖

將轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)應(yīng)用于110 kV洪緒站、110 kV善國(guó)站技改工程中，進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，應(yīng)用效果如表9所示，驗(yàn)證了本平臺(tái)具有較好的普適性。

表9 手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)表

2.2 經(jīng)濟(jì)和安全效益

該裝置改變了傳統(tǒng)的手車開關(guān)人工移動(dòng)的作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了手車開關(guān)的自動(dòng)升降搬運(yùn)，有效減少了作業(yè)人員的工作量；同時(shí)該裝置具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于各類型號(hào)手車開關(guān)的搬運(yùn)工作，有效避免了傳統(tǒng)搬運(yùn)方式中手車開關(guān)易跌落傷人的風(fēng)險(xiǎn)，保證了作業(yè)人員的人身安全，達(dá)到了本質(zhì)安全的要求，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)手車開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)存在的不足和欠缺，本文研制了35 kV手車開關(guān)新型通用轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)，其具有以下3個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）導(dǎo)軌寬度和高度可調(diào)，適用于不同大小手車開關(guān)；（2）設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)中平衡性與重量承載可靠；（3）轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)單人操作。本平臺(tái)可有效代替人工進(jìn)行手車開關(guān)的搬運(yùn)、裝卸，從而提高工作效率，減少停電時(shí)間。