廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局 甘建達

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更換10kV快速接地刀閘彈簧工具的設計與研究

廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局 甘建達

為了提高10kV快速接地刀閘彈簧更換效率，筆者團隊設計制作一種專用工具。本文通過詳細闡述了10kV快速接地刀閘的結(jié)構(gòu)組成，并對刀閘彈簧進行力學分析，針對性設計專用安裝工具。筆者團隊研究與設計的10kV快速接地刀閘彈簧更換工具能夠克服傳統(tǒng)人工操作的不足，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，值得生產(chǎn)推廣。

快速接地刀閘；彈簧；檢修；專用工具

0　引言

快速接地刀閘又稱快速接地開關(guān)，是變電站中一次設備。本文介紹的快速接地刀閘為敞開式結(jié)構(gòu)，常用在10kV高壓開關(guān)柜中配合隔離開關(guān)使用。在10kV線路操作斷路器停電后，快速接地刀閘配合拉開的隔離開關(guān)可以使開關(guān)柜處于接地檢修狀態(tài)，保證被檢修的設備停電部分可靠接地，從而保證檢修人員的人身安全。由于近年來電網(wǎng)公司對一次設備的檢修維護提出更高的要求，10kV開關(guān)柜的檢修頻率進一步提升，使得快速接地刀閘分合頻率也進一步的提高，而且隨著開關(guān)柜投運年份的遞增，近年來快速接地刀閘已經(jīng)開始出現(xiàn)彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障?？焖俳拥氐堕l的可靠性直接影響著檢修人員的人身安全，一但出現(xiàn)彈簧掉落，整個開關(guān)柜就有可能發(fā)生接地，因此，更換接地刀閘彈簧相關(guān)部件是消除快速接在刀閘彈簧斷裂、彈簧頂膠損壞的故障的主要內(nèi)容［1-4］。

本文闡述了快速接在刀閘的結(jié)構(gòu)組成，對更換接地刀閘彈簧過程進行分析，介紹。

筆者團隊設計研發(fā)的快速接地刀閘彈簧專用工具的結(jié)構(gòu)特征，講解該專用工具的現(xiàn)場操作原理，歸納總結(jié)專用工具的創(chuàng)新點和推廣價值。

1 快速接地刀閘結(jié)構(gòu)

本文所研究的快速接地刀閘為敞開式結(jié)構(gòu)。由3個靜觸頭固定在絕緣支柱子上，操作桿帶動動觸頭進行合閘，兩條長度為15CM，直徑3.5CM的彈簧提供合閘時的作用力，保證接地刀閘的可靠合閘?？焖俳拥氐堕l的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1顯示的刀閘處于合閘狀態(tài)，更換彈簧時只能在合閘狀態(tài)進行作業(yè)，因此本文也僅對合閘狀態(tài)的快速接地刀閘進行研究分析。

圖1　快速接地刀閘結(jié)構(gòu)圖

2 安裝接地刀閘彈簧的力學分析

根據(jù)力學知識，忽略彈簧自身重力的情況下，可以推斷正常狀態(tài)下接地刀閘的彈簧上的彈力與底座的支持力大小相等。當接地刀閘處于合位時，彈簧的彈力已經(jīng)最小，共受到兩個力，分別為彈簧的彈力F1，刀閘底座的支持力F2。彈簧彈力、刀閘底座的支持力構(gòu)成平衡力，此時彈簧處于伸展狀態(tài)。伸展狀態(tài)的彈簧長度為10CM

因此，在安裝彈簧時，需要在彈簧的兩端同時加一個最夠大壓力F3，使得自然狀態(tài)15CM的彈簧壓縮到10CM，保持這個力F3不變，使彈簧一直保持在10CM的狀態(tài)下然后安裝彈簧在接地刀閘上，注意此時刀閘要在合閘位置。

圖2　接地刀閘彈簧安裝過程圖

3 專用工具的結(jié)構(gòu)設計

針對接地刀閘彈簧的安裝過程分析，引用鉗子的力學理念，對專用安裝工具進行有針對性的設計研發(fā)。筆者團隊設計的專用工具包含壓板部分、把手操作部分、作用力傳導部分3個部分。壓板部分主要包括上壓板、下壓板和轉(zhuǎn)動板三個部分，在操作過程中上、下壓板具備固定彈簧與及壓縮彈簧的作用，轉(zhuǎn)動板的作用是使上、下壓板只能上下移動但不能左右交叉移動，并起到組合整個工具的作用。把手操作主要由一個棘輪板手組成，操作把手是主要的檢修人員的發(fā)力部位，棘輪板手作用就是能夠保持作用力使彈簧形變保持不變。作用力傳導部分就是由兩顆螺母加一條12mm的雙向螺絲組成，兩顆螺母分別焊死在上、下壓板上，當雙向螺絲受力轉(zhuǎn)動時便帶動上、下壓板相互靠攏，從而壓縮彈簧。整個更換接地刀閘彈簧專用工具的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示［5-6］。

圖3　專用工具結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

圖4　專用工具結(jié)構(gòu)三維立體圖

4 專用工具的操作原理

操作專用工具進行安裝彈簧：將彈簧裝上兩個頂膠（圖2所示），拆出底座的軸銷然后連同彈簧安放在工具的上、下壓板上，轉(zhuǎn)動棘輪板手使工具微微收緊彈簧；將彈簧的底部安裝在接地刀閘上，固定住彈簧的一端，開始轉(zhuǎn)動棘輪板手進行壓縮彈簧，當壓縮彈簧到合適位置時，裝上軸銷，整個安裝過程結(jié)束，安裝操作完成［7］。

接地刀閘的彈簧拆除工作可看做安裝過程的逆過程，但除非有必要，一般不會去拆除接地刀閘的彈簧。所以本文就接地刀閘出現(xiàn)缺陷需要更換彈簧相關(guān)部件進行了詳細的論述，因而彈簧的拆除在此就不贅述。

5 結(jié)論

筆者團隊設計的專用工具巧妙地對更換10kV快速接地刀閘彈簧工作進行改進優(yōu)化。相對傳統(tǒng)人工操作，使用專用工具操作可以使安裝工作更簡便快捷，便于檢修人員解放雙手，降低作業(yè)風險點。

目前，專用工具已經(jīng)生產(chǎn)出成品，并已在現(xiàn)場檢修工作進行試用；現(xiàn)場反饋良好，是一種良好的專用工具，具備生產(chǎn)現(xiàn)場推廣價值。

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［6］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.中國高等教育出版社.

［7］王煥定，祁皚.結(jié)構(gòu)力學［M］.清華大學出版社.

甘建達（1988-），男，廣東臺山人，廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局助理工程師，主要研究方向：變電設備維護與檢修。