（国网四平供电公司 吉林四平 136000）
摘要：中置式高压开关柜是电力系统中应用十分广泛的电器装置，但其内部空间非常狭小，因而提高了中置式高压开关柜中互感器的检修难度、劳动强度以及危险系数，此问题给检修人员的带来了严峻的挑战。为此，本文研制了一种变电站中置式高压开关柜互感器检修作业车，此装置组装简单，能够高效、快速的进行开关柜内电流互感器更换工作，并极大的保全了检修人员的人身安全。
关键词：电流互感器；开关柜；检修作业车
1、引言
中置式高压开关柜集成了电流互感器、避雷器、配电电缆以及接地刀闸等各类电器设备，具有高集成，体积小等优点，是电力系统中应用十分广泛的配电装置[1]。随着用户数量与客户用电需求日益增大，高压开关柜内电流互感器变比已不能满足日益增长的负荷需求，电流互感器增容及检修作业的次数逐渐增高。但由于高压开关柜内部布局紧凑，空间狭小，给开关柜内型体较大、质量较重的电流互感器日常调试与检修带来了困难 [2]。多年以来，互感器拆卸安装时至少需要2~3名检修人员蜷缩进入开关柜，并托举至少50kg重量的互感器配合作业，这种传统的作业方式具有检修空间小、作业难度大、检修效率低下等缺点，且检修人员要承担被重物砸伤的高额风险，给检修人员的人身安全问题带来了极为严峻的挑战[3]。近几年来为解决此项问题，多家单位设计了针对于互感器的检修辅助设备，大多采用“移动液压板车”与“门型吊装平台”，但此类设备占地空间大、自重大、不能推入狭窄空间、上平台深入柜内不便且极易颠覆等明显缺点。
为解决此项问题，本文在以往研究的基础上，重新设计了一种针对中置式高压开关柜互感器的新型检修辅助作业车，并从结构抗颠覆性以及结构力学性能表征方面论证了该辅助作业车的设计合理性，并将此项装置实际应用到了电流互感器的检修作业中。
2、开关柜互感器检修作业车设计
为解决当前开关柜内互感器增容检修现场人员多，劳动强度大、人力支撑不稳定、耗时费力、设备孔距对位控制不准确等问题，根据国家电网公司2017年变电运检五项通用制度等相关技术规程要求，通过在可行性论证、成本控制及可推广性等方面进行综合分析，进行了开关柜互感器检修作业辅助装置的设计和研制工作。
为确保装置设计的主要思路达到预期效果，在装置设计前后共开展了现场调研、资料查询、尺寸及规格制定、结构力学性能校验、加工制作、现场试用及总结6个阶段的工作，完成了检修装置的全部研制。根据中置式互感器的特点，设计了手动分体式支撑结构检修作业车。该检修作业车与近年来设计的 “移动液压板车”与“门型吊装平台”相比，取消液压及电动机构的操作手段，采用手动及分体式电动操作，在保证承重稳定的同时缩小占地面积，优化自身结构，因此具有作业空间大，操作简易且延伸范围广等优点，作业人员仅一人可完成所有更换工作。新型开关柜互感器检修作业车结构示意图如图1所示。
图1 新型开关柜互感器检修作业车示意图
该新型装置由手推车、升降平台两大部分组成。手推车四脚处安装有万向轮可实现各个角度移动，手推车四脚由两组方钢嵌套而成且有高度调节孔方便改变其高度位置；手推车上部台面由角钢制成并可充当滑轨；手推车台面滑轨上设置带有导向滑轮升降平台；互感器放置在升降平台上即可进行抬升。此外，本设计中升降平台主要采用剪叉式升降平台，利用剪叉结构实现垂直升降互感器及其托架，剪叉式升降装置采用剪叉机械结构，起升时有较高的稳定性；同时，综合考虑互感器重量、升降平台的使用安全、制造成本等因素后，采用手动旋转手柄提供动力。新型开关柜互感器检修作业车结构简单合理、框架延伸范围广，跨越障碍能力强、装置中各个部件位置自由度高、操作灵活方便且安全可靠，具有很大的实用和推广价值。
3、结构颠覆性及力学性能校验
为保证该新型开关柜互感器检修作业车的设计合理性，在手推车钢材框架材料选择上应兼顾成本合理、重量合理以及强度合理，即应在保证检修作业车在使用过程中框架不变形的同时重量较轻，方便检修人员灵活使用。因此根据升降装置及互感器本体重量需要寻找移动作业车强度、重量和承重结构的最优组合。通过市场调研，手推车4根立柱尺寸使用厚度为4cm的5cm×5cm嵌套4cm×4cm方形Q460钢材，手推车高度设计为0.5m，可变高极限为0.8m，台面尺寸设计为0.3m×1.1m。手推车台面框架尺寸使用厚度为5cm的角型Q460钢材。为验证该新型装置材料选择及设计的合理性，应进行装置抗颠覆性校验，计算手推车外延极限距离，并进行结构力学性能校验。在结构颠覆性校验方面，手推车台面范围内互感器预设自重60kg，剪叉式升降平台14.5kg，共计74.5kg放置在手推车台面0.38m×0.3m范围内，将升降平台放置在手推车外延框架极限处，可模拟该新型检修作业车使用作业极限状态，根据Q460钢材的容重等物理性质，通过精确计算，手推车台面外延极限长度可达0.2m，具有很好跨越障碍的能力。此外，在力学性能校验方面，使用MADIS杆系有限元软件对手推车结构进行建模以验算该结构极限状态下的力学性能。根据Q460钢材的力学参数，采用梁式单元对手推车进行建模计算，模型载荷赋值为结构自重、剪叉式升降平台自重以及电流互感器自重。钢结构内部应力计算结果如图2所示。
图2 钢材结构内力计算结果
图中红色区域表示应力最大，蓝色区域表示应力最小，通过观察发现手推车结构最不利受力区域位于手推车台面框架与该两根立柱的连接处，该处钢材受拉应力作用，应力值为118 kN/m2，该值远小于Q460钢材的抗拉屈服强度为460 kN/m2，因此满足钢材强度设计要求。综上，根据结构抗颠覆性及力学性能校验结果可知，该结构满足设计要求，设计合理，可以生产使用。
4、实际应用效果及总结
将本文所研制的辅助作业车进行实际应用至电流互感器的检修作业中，应用效果表明： 该检修辅助装置单人即可操作；作业无机械性人身伤害风险，检修作业效率可提高6~8倍，检修一次总用时在40分钟左右。且变更任何作业位置均可保证互感器的承重稳定，方便施工，从而降低作业危险系数，提高作业工艺要求，缩短检修时间，进而缩短停电时间，增加售电量，减少客户投诉率，提高优质服务水平。
参考文献：
[1] 马自伟，谢静。变电站常用电流互感器简述[J].电气技术，2017，（01）；133-136；
[2] 李毅.解析变电站中10 kV开关柜的检修与维护[J].机电信息，2017（24）：83-84.；
[3] 赵琛，曹飞翔，张卫义. 开关柜电流互感器安装车的研制与应用[J]. 电工技术，2017（10）：122-123.
论文作者:齐笑,陈东峰,李奇峰,卫天星,杨晓强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/11
标签：作业论文; 互感器论文; 开关柜论文; 手推车论文; 结构论文; 装置论文; 台面论文; 《电力设备》2018年第20期论文;