35,kV手车开关转运平台的研制与应用
时间：2023-07-01 18:50:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
袁季方 陈苏芳 王林发 杨丕潆 廖志华
（国网福建省电力有限公司龙岩供电公司，福建龙岩 364000）
手车开关是变电站内最为常用的电气设备之一，在对手车开关进行周期性预试、故障检修时，为了隔离带电部位，保证作业人员的安全，需要将手车开关移动至中置柜外，转运到指定地点[1-2]。据某地市供电公司统计，因人工转运手车开关造成的设备故障达14起，累计延误送电时间达15.6 h，这不仅严重影响了公司设备精益化管理水平的提升，也造成了公司供电服务质量和客服满意度降低[3]。另外，人工转运过程中不仅会造成开关底部磨损、零部件损坏等问题，若发生开关跌落，还会严重危害人身、设备安全。针对手车开关的转运工作，目前尚无可直接有效使用的工具。针对存在的不足，本文开展了35 kV手车开关转运平台研究，研制的35 kV手车开关新型通用转运平台，适用于各型号35 kV手车开关，规避了操作人员的安全风险，并具有平稳升降、灵活转移和可靠固定等功能，可有效保障人员安全，具有较大的推广价值。
本35 kV手车开关转运平台由四部分组成：支撑单元、动力单元、升降单元和控制单元，结构如图1所示。
图1 35 kV手车开关转运平台结构图
1.1 支撑单元
根据变电站10 kV高压室走廊实际宽度，确定底部支撑基座尺寸为1 100 mm×1 300 mm。采用压力机，对底部支撑基座施加5 000 N的压力，测试是否发生变形，结构是否稳定。重复试验20次，记录试验结果如表1所示，可知，底部支撑基座能够承受5 000 N的力，且结构稳定。
表1 底部支撑基座承重试验
选定移动速度和转弯半径满足要求的3种不同万向轮（万向轮A：车轮直径6 cm；
万向轮B：车轮直径8 cm；
万向轮C：车轮直径10 cm），将这3种万向轮分别安装在底部支撑基座上，进行载物移动速度测试。小组成员最终选择了车轮直径最大的万向轮，测试结果如表2所示，可知，安装万向轮后可以实现移动速度＞1.0 m/s。
表2 载物移动速度测试 单位：m/s
1.2 动力单元
根据变电站内开关柜的实际尺寸（长、宽、高：1 500 mm×800 mm×2 200 mm）和基座的尺寸，确定出制作C形槽的尺寸，进而设计CAD图纸和实物，如图2所示，将C形槽焊接在底部支撑基座上。
图2 C形槽支架图纸和实物图
导轨在升降过程中的摩擦力应小于120 N，利用与实际各类型号手车开关相同重量的重物进行模拟，对导轨在升降过程中的摩擦力进行测试。测试结果如表3所示，槽型导轨支架在升降过程中的摩擦力小于120 N，满足要求。
表3 导轨摩擦力试验结果统计表 单位：N
根据扭矩要求，采用750 W交流电机，用电机扭矩功率测试仪测量交流电机的输出扭矩。进行50组试验，结果如表4所示，输出扭矩大于50 N·m，满足要求。
表4 交流电机的输出扭矩试验统计表
1.3 升降单元
根据手车开关的实际长和宽，确定底部支撑基座尺寸为80 mm×700 mm；
根据现场手车开关宽度的差异性，结合最大宽度和最小宽度，从而确定丝杠的可调范围为600～1 200 mm，成品如图3所示。设定不同的间距，模拟不同型号的开关，测量丝杠调距误差，如表5所示，可见起重叉结构稳定，调距误差＜5 mm。
图3 丝杠调距起重叉实物图
表5 丝杠调距试验结果统计表
将带轮传动装置与电机进行组装连接，如图4所示。施加4 500～6 500 N的负载，测试装置的传动效率，如表6所示，可见在负载要求范围内，带轮传动装置的传动效率大于0.96。
图4 带轮传动装置安装图
表6 带轮传动试验结果统计表
1.4 控制单元
在KEIL开发环境下编写STC89C52系列单片机启动程序，进行仿真分析，在实验开发板上完成编译、调试，重复进行输入/输出测试，用示波器观测输出脉冲信号，统计动作正确率，如表7所示。
表7 在不同负载下行程开关的制动误差
根据开关提升高度要求，在手车开关需提升和下落的指定高度处各安装一个行程开关，测量在不同负载情况下的制动距离误差。在负载要求范围内，行程开关的制动距离小于1 cm。
2.1 有效性验证
将转运平台组装好，如图5所示，对转运平台做负重提升模拟测试。因目前使用的手车开关重量最大为400 kg，为验证转运平台提升重量是否达到目标值，用同等重量的重物模拟手车开关进行负重搬运试验，如表8所示，可知手车开关转运平台提升重物＞450 kg，满足现有手车开关重量要求。
表8 在不同负载下承重试验结果统计表
图5 转运平台实物图
将转运平台应用于110 kV洪绪站、110 kV善国站技改工程中，进行实地验证，应用效果如表9所示，验证了本平台具有较好的普适性。
表9 手车开关转运平台实际应用效果统计表
2.2 经济和安全效益
该装置改变了传统的手车开关人工移动的作业方式，实现了手车开关的自动升降搬运，有效减少了作业人员的工作量；
同时该装置具有运行稳定、操作简单、维修方便等优点，可广泛适用于各类型号手车开关的搬运工作，有效避免了传统搬运方式中手车开关易跌落伤人的风险，保证了作业人员的人身安全，达到了本质安全的要求，具有较强的推广应用价值。
针对传统手车开关转运平台存在的不足和欠缺，本文研制了35 kV手车开关新型通用转运平台，其具有以下3个创新点：（1）导轨宽度和高度可调，适用于不同大小手车开关；
（2）设备转运中平衡性与重量承载可靠；
（3）转动灵活，可实现单人操作。本平台可有效代替人工进行手车开关的搬运、装卸，从而提高工作效率，减少停电时间。
