梁云斐　朱新強(qiáng)　郭乃超　楊雄盛

摘要：本文研制開(kāi)發(fā)一種低壓開(kāi)關(guān)操作專用棒，項(xiàng)目的成功應(yīng)用將改變傳統(tǒng)低壓開(kāi)關(guān)的操作方法，為操作低壓開(kāi)關(guān)提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的方式，保證線路設(shè)備和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平。

關(guān)鍵詞：低壓開(kāi)關(guān)；安全操作棒；設(shè)計(jì)；研制

中圖分類號(hào)TM5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2015）12-0025-02

1.項(xiàng)目研究目的

本項(xiàng)目主要對(duì)低壓開(kāi)關(guān)操作技術(shù)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)一種低壓開(kāi)關(guān)操作專用棒，采用試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行各種性能測(cè)試，使其材質(zhì)強(qiáng)度、安全性能、絕緣性能等技術(shù)參數(shù)符合相關(guān)規(guī)范要求。項(xiàng)目的成功應(yīng)用將改變傳統(tǒng)低壓開(kāi)關(guān)的操作方法，為操作低壓開(kāi)關(guān)提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的方式，保證線路設(shè)備和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平。

本項(xiàng)目以現(xiàn)有的低壓開(kāi)關(guān)操作方式為參考，設(shè)計(jì)研發(fā)低壓開(kāi)關(guān)專用操作棒，降低低壓開(kāi)關(guān)操作難度及其作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.項(xiàng)目實(shí)施

2.1低壓開(kāi)關(guān)安全操作的現(xiàn)狀分析

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，2013年下半年——2014年上半年低壓開(kāi)關(guān)故障跳閘105次，其中手動(dòng)合閘次數(shù)占比率為94.28%，自動(dòng)重合次數(shù)占比率為0.05%。從數(shù)據(jù)上看，手動(dòng)合閘占絕對(duì)比例。而低壓開(kāi)關(guān)操作存下以下問(wèn)題。

1）由于現(xiàn)時(shí)運(yùn)行中的低壓開(kāi)關(guān)受雷擊，外部無(wú)痕跡，試合開(kāi)關(guān)時(shí)本體短路或爆炸，造成人員傷害。

2）低壓開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)用力太重，操作柄接觸面較少，需要兩人合力。但空間有限，合閘困難。

3）現(xiàn)時(shí)使用的操作棒，在操作時(shí)因接觸點(diǎn)太少，用力過(guò)大容易出現(xiàn)滑偏，容易碰及帶電體等現(xiàn)象而造成作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提高。

此外，《低壓開(kāi)關(guān)操作規(guī)范》還指出必要時(shí)可使用絕緣操作棒替用手直接接觸開(kāi)關(guān)，能使人體與設(shè)備保持距離。但實(shí)際操作中絕緣操作棒規(guī)格參差不齊，很難保證操作規(guī)范。而常被使用的絕緣操作棒在操作中存在以下兩個(gè)弊端。1）不能很好的卡住開(kāi)關(guān)操作把手，可在操作的時(shí)候出現(xiàn)滑偏的現(xiàn)象。2）絕緣操作棒不能降低低壓開(kāi)關(guān)的操作力度，操作者不能有效調(diào)控自己的操作力度，可帶給操作者人身安全隱患。兩者均會(huì)造成操作難度增大，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提高。

經(jīng)過(guò)研究分析，針對(duì)以上低壓開(kāi)關(guān)操作方式存在的不足，可以嘗試研發(fā)出新的低壓開(kāi)關(guān)專用絕緣操作棒代替現(xiàn)有的操作方式，采用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各種性能測(cè)試，滿足相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和規(guī)范，降低低壓開(kāi)關(guān)操作難度及其作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.低壓開(kāi)關(guān)安全操作棒的研制

針對(duì)開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題。匯總出理想材料的幾項(xiàng)要求：1）易攜帶。2）與低壓開(kāi)關(guān)操作把柄吻合高。3）易操作。

3.1低壓開(kāi)關(guān)安全操作棒的材料研制

低壓安全操作棒的設(shè)計(jì)源于對(duì)低壓開(kāi)關(guān)的操作需求，再結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工器具的材質(zhì)，發(fā)現(xiàn)常用鐵金屬、鍍鉻金屬和不銹鋼金屬。

其中鐵（銀白色金屬光澤）有延展性和導(dǎo)熱性，適合進(jìn)行加工打磨，但是因?yàn)槠湓诳諝庵腥菀装l(fā)生氧化等化學(xué)反應(yīng)，影響工具的耐性。

鍍鉻金屬是指金屬?zèng)]有鍍錫，但可取代馬口鐵用途的涂層鋼板。再者本來(lái)是指適合此類用途的任何種類鋼板，但后來(lái)則專指經(jīng)鉻酸電解處理的薄鋼板。這種薄鋼板的底層是金屬鉻，表層則是覆蓋著一層由鉻的水合氧化物組成的薄膜。由鍍鉻金屬研制的工具具有以下的特點(diǎn)：1）表面平整、光潔、易于脫模，為保證產(chǎn)品之光潔、平整。2）不會(huì)生銹，一點(diǎn)銹斑都不會(huì)有。3）鍍的過(guò)程中原零件變形小，表層鍍鉻后可增強(qiáng)硬度（HR65以上），耐高溫達(dá)500～C耐腐蝕、防酸、耐磨損，確保工具的穩(wěn)定的表面質(zhì)量。

不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱，耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼；而將耐化學(xué)腐蝕介質(zhì)（酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕）腐蝕的鋼種稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異而使他們的耐蝕性不同，普通不銹鋼一般不耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而耐酸鋼則一般均具有不銹性。

因此在材料選擇方面本小組選擇了鍍鉻金屬與耐酸不銹鋼。以耐酸不銹鋼為原料，采用內(nèi)外金屬套管疊加組合，將不銹鋼套管與鍍鉻金屬套管緊密結(jié)合，外加內(nèi)陷式螺絲加以穩(wěn)固，整個(gè)部件近乎無(wú)縫結(jié)構(gòu)。

為了使金屬套管和操作手柄更好地銜接起來(lái)，因此在設(shè)計(jì)加強(qiáng)件的結(jié)構(gòu)中，添加了彈簧加金屬小球結(jié)合的小配件，利用彈簧受力壓縮后，以金屬小球?yàn)槊浇閷⒔饘偬坠芎筒僮魇直Y(jié)合在一起。

結(jié)合操作手柄的實(shí)際應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)護(hù)套須具有絕緣性良好、耐老化、耐腐蝕等性質(zhì)，因此，選擇了在一般PE護(hù)套的基礎(chǔ)上，增加LSZH材料，提高護(hù)套的使用性能。此部分還設(shè)計(jì)為可卸載式，可隨時(shí)更換絕緣性能良好的手柄，當(dāng)它被磨損或者不符合絕緣標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，可以降低工具更換的成本和加大操作人員的安全性。

3.2低壓開(kāi)關(guān)安全操作棒各零部件的研制

低壓安全操作棒由三部分組成（如圖1、2所示），第一部分為一帶有兩組方形材質(zhì)與低壓開(kāi)關(guān)把柄經(jīng)過(guò)兩組方形口銜接，通過(guò)凸位項(xiàng)托加固，可根據(jù)開(kāi)關(guān)把柄選擇大小來(lái)選擇方形口，達(dá)到防滑偏效果；第二、三部分為一活動(dòng)帶齒輪的接駁固件及帶圓孔齒輪的操作手柄，在兩者的接駁處加裝有一閉鎖開(kāi)關(guān)，其工作原理類同日常使用的緊線器，設(shè)計(jì)為多角度旋轉(zhuǎn)，并且操作人員可根據(jù)低壓絕緣操作棒需要旋轉(zhuǎn)的方向鎖定閉鎖開(kāi)關(guān)的方向，這可以解決在拉合低壓開(kāi)關(guān)時(shí)出現(xiàn)的滑偏、用力難的問(wèn)題。亦可以讓操作人員隨時(shí)調(diào)節(jié)力度，以降低操作難度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。操作手柄會(huì)根據(jù)“杠桿定律”來(lái)調(diào)節(jié)作業(yè)人員的操作力度，達(dá)到省力的作用。操作手柄采用絕緣護(hù)套，與帶電部位增加40公分左右的距離，假設(shè)試合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)生本體短路爆炸，也能大大降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3低壓開(kāi)關(guān)安全操作棒的性能測(cè)試

1）外觀檢測(cè)。（1）產(chǎn)品各部件間銜接緊密，不得有松動(dòng)的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)品表面應(yīng)光滑、圓整、截面無(wú)明顯的砂眼等。（3）產(chǎn)品絕緣部分應(yīng)完好，無(wú)破裂，無(wú)凹凸。

2）電氣測(cè)試。工頻干閃電壓測(cè)試。參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13035-2008低壓絕緣操作棒，試驗(yàn)前，將試樣（低壓絕緣操作棒絕緣部分）放在50～C的干燥箱里進(jìn)行1h的烘干，然后自然冷卻5min，在規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明，試樣絕緣性能良好。

3.4低壓開(kāi)關(guān)安全操作棒的安裝工藝設(shè)計(jì)

1）先用內(nèi)陷式螺絲將不銹鋼套管與鍍鉻金屬套管緊密結(jié)合。

2）按下操作手柄處的按鈕，利用彈簧受力壓縮后，

以金屬小球?yàn)槊浇閷⒔饘偬坠芎筒僮魇直Y(jié)合在一起。

3）順著螺紋組合操作手柄絕緣部分。

3.5質(zhì)量檢查與記錄

4）完成組合后，檢查各個(gè)部件是否安裝正確，組合是否緊密，受力是否正常。

5）檢查操作手柄能否垂直套管部位360°旋轉(zhuǎn)。

6）檢查操作手柄絕緣部分是否完好，無(wú)破裂，無(wú)凹凸。

7）如上述檢查正常，使用噴漆或其他標(biāo)記方法，方便日后對(duì)拉線的維護(hù)與檢查。

4.項(xiàng)目成果

利用扭力板手檢驗(yàn)產(chǎn)品成效，測(cè)試對(duì)象為800A低壓開(kāi)關(guān)（以斷路器為例），己知操作棒的長(zhǎng)度L2=400mm，800A低壓開(kāi)關(guān)的最小合上力FI=200N，L1（動(dòng)觸頭）=50mm，根據(jù)FI*LI=F2*L2，求得F2=25N。同理，拉開(kāi)時(shí)F=15N。而實(shí)際測(cè)試結(jié)果顯示使用扭力板手拉開(kāi)低壓開(kāi)關(guān)需要15-19N，使用扭力板手合上低壓開(kāi)關(guān)需要25-29N。兩者均符合預(yù)算結(jié)果。

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)一種低壓開(kāi)關(guān)（以斷路器為例）操作的研究，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出低壓開(kāi)關(guān)專用絕緣操作棒，并投入使用。項(xiàng)目成果可提供一種更加安全、穩(wěn)定可靠、高效的操作方式，改變傳統(tǒng)低壓開(kāi)關(guān)拉合的操作方式，保證電力線路的正常運(yùn)行和人身的安全，提高電網(wǎng)安全水平，降低低壓開(kāi)關(guān)操作難度及其作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。