薛會強(qiáng)

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司,寧夏 固原 756000)

0 引 言

目前，在電力變電站10 kV，35 kV系統(tǒng)中普遍使用室內(nèi)高壓開關(guān)柜，受不接地系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，發(fā)生單相接地和諧振的頻率很高[1]，以致出現(xiàn)將安裝在開關(guān)柜內(nèi)的電壓互感器熔絲熔斷的現(xiàn)象[2]。此外電壓互感器均安裝在高壓開關(guān)柜下部靠后柜門處，距離前門有1 m多距離，而且在更換過程中手臂很難觸及開關(guān)柜內(nèi)熔斷器，無法更換；另外熔斷器更換時(shí)，運(yùn)維人員需半身探入柜內(nèi)更換，不能保證足夠的安全距離，極易造成人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決因開關(guān)柜設(shè)計(jì)缺陷帶來的更換柜內(nèi)熔斷器困難的問題，以及開關(guān)柜內(nèi)熔斷器更換時(shí)危險(xiǎn)系數(shù)大的現(xiàn)狀，考慮研制一種專用工器具來幫助運(yùn)維人員更換不同型號電壓互感器熔斷器的絕緣拆裝工作，不僅可以減少工作人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)，還可以縮短更換熔斷器的時(shí)間，提高工作效率。

1 方案提出

1.1 方案1——機(jī)械推桿式絕緣夾鉗

此方案通過機(jī)械推桿將需要更換的熔斷器取下，通過軌道傳送到開關(guān)柜窗口，由運(yùn)維人員將新的熔斷器裝上，然后再裝入固定位置，但此方案存在以下缺陷：

1)電機(jī)與電源模塊損壞率較高，若電機(jī)故障則工作鉗口無法正常開合，可靠性較低；

2)裝置用電池供電，需要經(jīng)常更換電池，或給電池充電，增加維護(hù)成本和工作量；

3)因?yàn)檠b置動力部分由電源模塊、電機(jī)模塊和齒輪拉絲三者組成，導(dǎo)致裝置整體重量超過預(yù)期目標(biāo)，不便攜帶。

1.2 方案2——遙控智能型絕緣夾鉗

操作人員使用遙控系統(tǒng)通過無線傳輸，將命令發(fā)送至執(zhí)行系統(tǒng)中，執(zhí)行系統(tǒng)安裝在開關(guān)柜內(nèi)，收到遙控信號，通過智能式機(jī)械手，執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行遙控命令[3]。此方案利用遙控系統(tǒng)+執(zhí)行系統(tǒng)配合，可靠性較高，但對執(zhí)行系統(tǒng)智能機(jī)械手精密度要求較高，需要定期進(jìn)行專業(yè)化的維護(hù)；并且制作復(fù)雜，制作成本高，集成度高，維護(hù)工作量大。

1.3 方案3——多功能熔斷器絕緣夾鉗

熔斷器絕緣夾鉗[4]由三部分組成：工作鉗口、轉(zhuǎn)動部分和絕緣桿。兩只手握在護(hù)環(huán)以下的手柄處，雙手向外側(cè)用力，利用活動軸打開鉗口，更換直徑為50 mm的熔斷器時(shí)，將熔斷器中部夾在大鉗口內(nèi)；更換直徑為25 mm的熔斷器時(shí)，將熔斷器中部夾在小鉗口內(nèi)。鉗口卡住熔斷器后，雙手向內(nèi)用力，卡緊熔斷器取下或者安上。此方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：多功能手動絕緣夾鉗可自由控制鉗口開合，沒有復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，可靠性較高。需定期對轉(zhuǎn)動動力部分進(jìn)行加潤滑油防止生銹。從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、運(yùn)行維護(hù)便捷性方面考慮，多功能絕緣夾鉗構(gòu)造簡單，重量輕，便于攜帶。

經(jīng)比較以上3種方案，最終選用方案3。

2 方案實(shí)施

2.1 絕緣桿的選擇

1)為保證操作時(shí)人員與設(shè)備有足夠的絕緣安全距離，根據(jù)文獻(xiàn)[5]中的規(guī)定：10 kV設(shè)備不停電時(shí)安全距離不小于0.7 m,35 kV設(shè)備不停電時(shí)安全距離不小于1.0 m，絕緣操作桿的絕緣部分長度不得小于1.0 m。

2)絕緣桿材料需耐壓強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐潮濕、機(jī)械強(qiáng)度大。

3)絕緣臂質(zhì)輕、外表光滑、使用舒適，且直徑小于30 mm，便于操作及攜帶。

因此，絕緣臂采用常用的環(huán)氧樹脂絕緣管，長度為1 000 mm，直徑為30 mm。

2.2 工作鉗口的選擇

表1 工作鉗口的選擇方案

2.3 動力部分的選擇

表2 動力部分的選擇方案

通過以上方案，最終設(shè)計(jì)出多功能絕緣夾鉗，對加工好的各個(gè)部件進(jìn)行了組裝及焊接，如圖1、圖2所示。

圖1 多功能絕緣夾鉗

圖2 多功能高壓開關(guān)柜熔斷器絕緣夾鉗實(shí)物

3 試驗(yàn)效果

對絕緣夾鉗進(jìn)行35 kV工頻耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合文獻(xiàn)[5]中的相關(guān)要求。對熔斷器所處位置與柜門的直線距離最長的10 kV消弧柜，未使用機(jī)械手時(shí)需要整個(gè)手臂探入，操作困難且十分危險(xiǎn)，而使用新的絕緣夾鉗時(shí)手臂探入不到0.1 m，從而解決運(yùn)維人員半身探入柜內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

運(yùn)用新的裝置對現(xiàn)場直徑為25 mm和50 mm的熔斷器進(jìn)行試驗(yàn)，能夠成功裝卸熔斷器，如圖3和圖4所示。

圖3 熔斷器(直徑為25 mm)更換正面

圖4 熔斷器(直徑為50 mm)更換正面

4 結(jié) 論

針對高壓開關(guān)柜內(nèi)熔斷器直接手工更換觸及帶電設(shè)備的問題，研制一種更換熔斷器絕緣夾鉗的工具，其構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，便于攜帶。不僅解決運(yùn)維人員半身探入柜內(nèi)手工更換的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)操作者與設(shè)備隔離；另外可以更換直徑為25 mm和50 mm的不同型號的熔斷器，操作簡便，省時(shí)省力，提升工作效率。此外其使用穩(wěn)定性高，極大提升整個(gè)更換過程的安全性，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，從而提高電網(wǎng)可靠性。