論文關鍵詞:10KV配電系統(tǒng) 高壓開關柜 結(jié)構(gòu)設計

　　論文摘要：目前國內(nèi)市場10KV配電系統(tǒng)高壓開關柜,其結(jié)構(gòu)形式逐步從落手車式發(fā)展為中置手車式。這一行業(yè)技術人員來說,較多關注開關柜結(jié)構(gòu)、電氣性能、開關使用可靠性等。長期技術實踐發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)廠家對中置手車式開關柜一個重要輔件——運轉(zhuǎn)車設計重視不夠,運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)設計不合理,操作性能不好,有些會導致斷路器手車底盤車變形,使開關柜無法正常工作。本文就當前市場上主流中置柜運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)缺點加以分析,并對改進方法進行初步探討。

 
　　1.引言 

　　在電力系統(tǒng)中,l0kV高壓開關柜的應用極其廣泛。由于電力系統(tǒng)用戶的需求五花八門,作為制造廠家,我們不得不針對用戶的需求,為用戶量身定做。這就要求我們必須真正深刻地理解相關的國家標準、部頒標準和標準柜型的設計要求。 

　　高壓開關是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護等作用,電壓等級在3.6kV~550kV的電器產(chǎn)品,主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、高壓自動重合與分段器,高壓操作機構(gòu)、高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。高壓開關制造業(yè)是輸變電設備制造業(yè)的重要組成部分,在整個電力工業(yè)中占有非常重要的地位。 

　　2.目前主流運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)特點及性能比較 

　　2、1主要結(jié)構(gòu)型式 
　　經(jīng)了解,中置手車式高壓柜運轉(zhuǎn)車,主要基本類型有兩種:螺桿式結(jié)構(gòu)和掛鉤式結(jié)構(gòu)。螺桿式結(jié)構(gòu),主要體現(xiàn):

(1)螺桿實現(xiàn)運轉(zhuǎn)車與柜體連接;

(2)螺桿傳動,實現(xiàn)斷路器手車從柜體內(nèi)進出;

(3)斷路器手車運轉(zhuǎn)車上升降由螺桿裝置驅(qū)動。這種結(jié)構(gòu)代表是西門子公司中置柜運轉(zhuǎn)車。掛鉤式結(jié)構(gòu),主要體現(xiàn):

(1)掛鉤和導向桿實現(xiàn)運轉(zhuǎn)車與柜體連接;

(2)調(diào)節(jié)手輪,實現(xiàn)運轉(zhuǎn)車導軌面與柜體內(nèi)導軌面一致性調(diào)整;

(3)掛鉤式運轉(zhuǎn)車沒有提升機構(gòu),需靠人力將斷路器手車放置運轉(zhuǎn)車或柜內(nèi),再運轉(zhuǎn)車實現(xiàn)斷路器手車進出。這種結(jié)構(gòu)代表是ABB公司中置柜運轉(zhuǎn)車。 

　　2、2優(yōu)缺點對比 
　　相掛鉤式運轉(zhuǎn)車,螺桿式運轉(zhuǎn)車提供了比較完善使用功能。但國內(nèi)生產(chǎn)廠家選用螺桿式運轉(zhuǎn)車并不普遍,主要原因是螺桿式運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)比較復雜,機加工零件較多,生產(chǎn)成本高,同時,與開關柜配套運轉(zhuǎn)車所需數(shù)量較少,許多廠家并沒有運轉(zhuǎn)車上投入更多設計,重視不夠。掛鉤式運轉(zhuǎn)車功能上不及螺桿式,但因其結(jié)構(gòu)簡單,易于加工制造,成本低廉,到了生產(chǎn)廠家廣泛選用。,現(xiàn)場實踐及對掛鉤式運轉(zhuǎn)車設計分析,發(fā)現(xiàn)目前常規(guī)掛鉤式運轉(zhuǎn)車均存一定缺陷,這種缺陷會對斷路器手車造成潛損害,增加維護工作量,會引起非正常停電時間延長。下面,對當前主流掛鉤式運轉(zhuǎn)車缺陷進行了初步分析,并給出了一種可行改進方法。

　　3.常規(guī)掛鉤式運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)分析 

　　3、1掛鉤式運轉(zhuǎn)車兩種常規(guī)結(jié)構(gòu) 
　　第一種結(jié)構(gòu)常見于由敷鋁鋅板加工組合而成中置柜,柜內(nèi)生產(chǎn)廠家大多與ABB公司生產(chǎn)ZS系列中置柜結(jié)構(gòu)相類似,可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。這類運轉(zhuǎn)車存下列缺點:

(1)運轉(zhuǎn)車上兩個導向桿只起導向作用,不受力。也就是說,運轉(zhuǎn)車與開關柜體間僅靠掛鉤一個點連接一起。

(2)使掛鉤順利插入柜體內(nèi),設計上,必須留有一定間隙,以方便操作。推拉斷路器手車時,間隙反映運轉(zhuǎn)車導軌與柜體導軌之間。

(3)經(jīng)長期使用后,撞擊力作用下,柜體上與掛鉤連接處,以及運轉(zhuǎn)車上掛鉤軸會變形,這種變形導致了兩導軌間間隙進一步擴大。間隙越大,撞擊力越大,兩者間形成惡性循環(huán),最后導致運轉(zhuǎn)車不能使用,或嚴重影響運轉(zhuǎn)車使用安全。 

　　第2種結(jié)構(gòu)常見于柜體由型鋼與金屬板件組裝而成中置柜。這類柜體也可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。這種結(jié)構(gòu)可以消除兩導軌間水平間隙,設計上卻存一個垂直高度差,它導致了更大撞擊力。同時,使用時如不仔細調(diào)整,會使垂直高度差變更大。從使用效果來看,這種結(jié)構(gòu)同前者比,操作性及安全性更差。 

　   3、2運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)對實際使用影響 
　　通過現(xiàn)場調(diào)查和分析對比,發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)對中置柜操作性能影響是漸進,影響巨大。其主要表現(xiàn)兩個方面:

(1)對操作性和使用安全性影響:這種影響產(chǎn)品交付前期影響并不顯著,時間推移,影響越來越明顯,運轉(zhuǎn)車操作性和使用安全性大大降低。

(2)對斷路器手車影響:這種影響主撞擊力造成,撞擊力導致斷路器手車車輪變形。安裝及現(xiàn)場調(diào)試階段,對斷路器手車推拉操作次數(shù)最多,車輪變形往往是這一階段出現(xiàn)。車輪變形導致手車推拉困難,會將斷路器手車卡死運轉(zhuǎn)車或柜體導軌內(nèi)。是例行停電維修時出現(xiàn)此種故障,必然會延長停電時間,形成不能按時供電事故。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品投運前,約有10%~20%手車輪存不同程度變形,每個工程中約有一、二臺變形較大影響正常操作,需維修處理。 

　　4.對10KV配電系統(tǒng)高壓開關柜結(jié)構(gòu)設計改進的措施

 
　　針對上文所述運轉(zhuǎn)車存問題,我們設計了一種改進方案,這種方案著重解決了上文所述掛鉤式運轉(zhuǎn)車存各種缺陷,主要表現(xiàn)以下幾個方面: 

　　(1)消除柜體導軌與運轉(zhuǎn)車導軌之間間隙,避免產(chǎn)生撞擊力,結(jié)構(gòu)上,確保當運轉(zhuǎn)車靠緊柜體時,運轉(zhuǎn)車導軌與柜體導軌可靠接觸,基本無間隙。 

　　(2)特別設計了鎖定裝置:利用磨擦自鎖原理,一個特別設計凸輪裝置,可以實現(xiàn)運轉(zhuǎn)車鎖定。其工作方式為:凸輪未鎖定前,彈簧作用下掛鉤與柜體接觸面間有一定操作間隙,可以使運轉(zhuǎn)車掛鉤順利插入并鉤住柜體。逆時針轉(zhuǎn)動凸輪,消除操作間隙,將運轉(zhuǎn)車與柜體可靠鎖定,推拉斷路器手車時,無需再靠人力頂住運轉(zhuǎn)車,操作可靠性以提升。同時,為保證掛鉤轉(zhuǎn)軸不因受力變形,將掛鉤轉(zhuǎn)軸處改為腰形孔,鎖定前,彈簧將掛鉤向前拉,保證了掛鉤與柜體正常操作間隙。 

　　(3)操作間隙調(diào)整:一段時間使用后,掛鉤及凸輪會磨損,間隙增大,會降低鎖緊力,針對可能出現(xiàn)這種情況,凸輪與運轉(zhuǎn)車之間,增設了調(diào)整墊。調(diào)整墊可以作為配件,由用戶需要自行添加。 

　　5.結(jié)語 

　　通過試驗和使用綜合評價是:

(1)改進成本:如上所述,與原結(jié)構(gòu)相比,改進后并沒有增加太多零件,新增成本相開關柜而言,可以忽略不計。另外,還可對已出廠運轉(zhuǎn)車進行改造,提高運轉(zhuǎn)車操作可靠性。

(2)改進效果及用戶反映:將改進后運轉(zhuǎn)車交用戶試用后,到了用戶肯定,他們認為,操作可靠性、安全性、操作簡便程度以及對斷路器手車保護等各方面,均比原結(jié)構(gòu)有較大提升。