薛 賽， 曹飛翔， 姚新年， 張衛(wèi)義

(國網(wǎng)宿州供電公司， 安徽 宿州 234000)

0 引言

開關(guān)柜是電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之一，開關(guān)柜小車的梅花觸頭若長期運(yùn)行在高負(fù)荷、大濕度的工況下，容易導(dǎo)致觸指氧化、燒傷、壓緊彈簧生銹變形甚至斷裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響梅花觸頭通流能力，造成動靜觸頭接觸不好發(fā)熱，甚至造成弧光短路和爆炸等事故。常規(guī)的觸頭彈簧檢修方式需要作業(yè)人員通過螺絲刀或手等直接進(jìn)行拆裝，觸指彈簧在拆裝過程中容易受力不均發(fā)生變形。為了解決上述問題，本文結(jié)合現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，提出研制一種“梅花觸頭彈簧拆裝工具”，該工具結(jié)構(gòu)簡單、攜帶輕便，不僅可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的梅花觸頭彈簧快速拆裝工作，而且不會對觸頭產(chǎn)生損傷，提高勞動效率，保障人身設(shè)備安全。

1 問題背景調(diào)查

采用常規(guī)的觸頭彈簧檢修方式，需要2人共同配合，用螺絲刀撬開觸頭彈簧以拆卸或復(fù)裝觸頭，整個(gè)過程特別費(fèi)力，而且容易使梅花觸指變形或刮擦，甚至可能造成彈簧崩彈傷及工作人員，嚴(yán)重影響設(shè)備和人身安全，不僅有一定的安全隱患，還給工作人員心理上造成恐慌。

文獻(xiàn)[1]中提出利用杠桿原理，通過壓縮操作桿帶動頂芯運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)彈簧的拆裝，但該裝置只能拆裝10 kV開關(guān)柜的梅花觸頭，不具備通用性。文獻(xiàn)[2]中提出通過旋轉(zhuǎn)套筒來推動伸縮爪沿固定圓盤的徑向滑動對彈簧產(chǎn)生徑向擴(kuò)張以拆卸彈簧，但無法拆除梅花觸頭的內(nèi)側(cè)彈簧。文獻(xiàn)[3]中提出利用變帶圓弧的弧鉗進(jìn)行觸頭彈簧的更換，但只能用于單一規(guī)格梅花觸頭外側(cè)彈簧安裝，不能拆除內(nèi)側(cè)彈簧。

對某供電公司檢修班組在35 kV開關(guān)柜現(xiàn)場更換梅花觸頭彈簧的各環(huán)節(jié)的用時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。更換過程需2人共同配合，由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，使用傳統(tǒng)方法拆、裝單個(gè)梅花觸頭平均用時(shí)15 min，并且在檢修過程中還存在損傷觸指的現(xiàn)象。

表1 拆裝觸頭彈簧用時(shí)統(tǒng)計(jì)表

2 研發(fā)思路

根據(jù)上述分析，研制開關(guān)柜梅花觸頭彈簧拆裝工具，用于梅花觸頭檢修作業(yè)中，該裝置應(yīng)滿足兩個(gè)條件：一是具有安全、通用性，攜帶安裝便捷；二是降低作業(yè)時(shí)間。

通過該裝置的研制，最終能實(shí)現(xiàn)以下幾方面功能：

(1)保障裝置的安全性，檢修過程中不會對檢修人員和設(shè)備產(chǎn)生損傷；

(2)保證裝置的通用性，針對不同型號的梅花觸頭，該裝置應(yīng)均可用于其內(nèi)、外側(cè)彈簧拆裝工作；

(3)保證裝置的便捷性，裝置結(jié)構(gòu)要簡單，方便攜帶。

3 檢修專用工具的研制

3.1 裝置結(jié)構(gòu)圖

裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，操作人員利用杠桿原理，通過旋轉(zhuǎn)操作手柄經(jīng)傳動連桿控制支撐臂爪的開合角度，從而實(shí)現(xiàn)梅花觸頭彈簧的拆卸和安裝。

1-前臂爪；2-后臂爪；3-支撐連桿；4-操作手柄；5-傳動連桿。圖1 彈簧拆裝工具設(shè)計(jì)原理圖

3.2 裝置各部分研制

裝置分為三個(gè)部分：支撐臂爪、動力基座、傳動連桿。通過旋轉(zhuǎn)操作手柄，使得傳動連桿內(nèi)的螺桿帶動支撐連桿撐開或收縮支撐臂爪，從而實(shí)現(xiàn)彈簧的拆裝。

支撐臂爪部分：裝置采用內(nèi)彎角式的臂爪結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)梅花觸頭內(nèi)側(cè)彈簧的拆裝。另外，考慮到觸頭彈簧在拆裝過程中的形變量和形變角，裝置設(shè)計(jì)6個(gè)支撐臂爪使得彈簧在拆裝時(shí)受力均勻，以保護(hù)彈簧和工具不被損壞。在前臂爪處設(shè)計(jì)卡槽，在使用時(shí)，通過卡槽卡住彈簧，既防止在彈簧拆裝過程中滑動，又避免了梅花觸頭在拆裝過程中受到損傷。

動力基座部分：采用環(huán)氧樹脂材料制成操作手柄，以降低裝置重量，提高基座的強(qiáng)度。通過調(diào)查作業(yè)人員的平均手掌長度，設(shè)計(jì)手柄的直徑，以滿足檢修人員操作時(shí)的穩(wěn)定性和舒適性。

傳動連桿部分：采用螺桿和支撐連桿將支撐臂爪和動力基座連接起來，為適用于不同規(guī)格的梅花觸頭彈簧，綜合考慮螺桿頂帽的可動行程和臂爪長度，使得頂帽在螺桿上行進(jìn)同樣的距離時(shí)，臂爪撐開的角度盡可能的大，在滿足通用性的同時(shí)，還可減小裝置的尺寸。

該裝置研制完成后，對其進(jìn)行組裝，組裝完成后的裝置全圖如圖2。組裝完成后檢驗(yàn)其在拆裝梅花觸頭彈簧時(shí)的使用情況，統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

圖2 裝配完成后的裝置全圖

表2 拆裝不同規(guī)格的梅花觸頭彈簧檢測情況

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

結(jié)合基建工程，在110 kV褚莊變電站10 kV及35 kV開關(guān)柜安裝調(diào)試過程的現(xiàn)場應(yīng)用中，對該裝置的現(xiàn)場適用性、安全可靠性和使用效率進(jìn)行監(jiān)督試驗(yàn)。結(jié)果驗(yàn)證該裝置性能良好，符合現(xiàn)場應(yīng)用要求，現(xiàn)場照片如圖3所示。

隨后，梅花觸頭彈簧拆裝工具先后在多個(gè)開關(guān)柜梅花觸頭停電檢修工作中使用，在工作過程中，裝置性能良好，使用方便省力，不僅縮短了作業(yè)時(shí)間，同時(shí)保障了現(xiàn)場安全。在進(jìn)行梅花觸頭檢修試驗(yàn)時(shí)，不用再用螺絲刀等工具，也不會發(fā)生彈簧崩彈、觸指摩擦等現(xiàn)象，從而避免人身和設(shè)備的安全事故。

采用梅花觸頭彈簧拆裝工具后，檢修人員由2人變?yōu)?人，拆裝彈簧的平均時(shí)間由15.1 min降低到5.2 min，顯著提高了檢修效率。以每年需更換90次觸頭彈簧計(jì)算，單個(gè)梅花觸頭平均拆裝時(shí)間減少15.1-5.2=9.9 min，單臺110 kV主變側(cè)開關(guān)柜(6個(gè)梅花觸頭，額定電流3 150 A)可減少時(shí)間9.9×6=59.4 min，假設(shè)主變?nèi)萘慷紴?50 MVA，可多供電(沒有轉(zhuǎn)供電的情況)：W=P·t=S·cosΦ·t=150×1 000×0.95×59.4/60=141 075 kW·h，按照第一階梯電價(jià)保守計(jì)算實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益：E=W·Price=141 075×0.69=97 341.75元≈9.7萬元。

5 結(jié)束語

開關(guān)柜梅花觸頭彈簧拆裝具的成功研制，有效地改善了梅花觸頭試驗(yàn)的方法，梅花觸頭拆裝專用工具可以高效可靠地拆裝不同規(guī)格的開關(guān)柜梅花觸頭內(nèi)外側(cè)彈簧，裝置的應(yīng)用為保證開關(guān)柜運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，有效降低了因拆裝過程中彈簧變形導(dǎo)致的設(shè)備損傷和人身傷害，確保開關(guān)柜運(yùn)行的可靠性和安全性，縮短了設(shè)備停電檢修時(shí)間，為企業(yè)和社會創(chuàng)造可觀的無形效益。