摘要：随着电网建设进程速度的加快，电力运维检修作业愈来愈多。其中手车式开关柜的操作尤为频繁，手车操作的时间和操作人员的体力素质将直接影响到操作工作的顺利开展。传统手动摇柄手车操作方式存在费时费力、易滑脱等缺陷。为此，针对性地开展改进摇柄手车柜缩短操作时间装置的相关研究工作具有非常重要的意义。
关键词：开关柜；电动操作；问题及建议
国网浙江杭州市富阳区供电有限公司经过近一年的努力，成功开发了开关柜手车电动操作装置。该装置主要由两部分组成：电动操作装置、摇柄头。对应常规的开关柜手动操作方式，该装置率先采用外置电动操作理念，用轻质电机带动手车摇柄转动，达到减少操作时间，降低体力消耗，提升工作效率的目的。通过现场测量和后期调整，设计了适用性高的摇柄头，且在装设过程中，摇柄头能适应电动装置，稳固不易滑脱，极大地提高了一次性操作成功率和可靠性。
配置开关柜手车电动操作装置后,有效缩短操作时间，减少了操作人员的体力消耗；同时大幅提高手车操作的一次性成功率，增加了可靠性，降低了隐性损失,显著提升了供电服务质量。
一、项目概况
1.1 项目背景
随着电网建设进程速度的加快，电网规模得到迅速发展，人员负荷增大，设备操作频次较多。开关柜手车操作占一线班组全年总操作时间的79%。开关柜主要用于35kV及以下电力系统网络支路的通断、控制和保护用电设备。其柜体内设有可拆卸的挡板，该挡板将柜体的断路器室、母线室及电缆室分隔开，三者通过手车相连通，手车通过柜内轨道移动可创造明显断开点，保障电力工作安全。传统的开关柜手车操作方法，主要存在以下问题（本文针对10kV中置柜和具有相同摇柄孔的35kVGBC柜，以下统称开关柜）：
1.1.1 传统操作方法费力、耗时
据数据统计，一般手车的单程操作需要摇20-30圈，对于母线综合检修或新站投运等大型任务，手车操作可达17-40次，对操作人员身体负荷较大。此外，调查统计中埠运维班2017年8月至10月手车柜操作情况，单一手车操作任务平均用时45s，大型任务中手车操作平均时间超过1min/次，连续操作下单次耗时可达90s。经测试，开关柜操作过程中力矩超过20N•m。因此，传统的操作过程费时费力, 易造成操作人员疲劳，导致其安全意识降低，引发安全事故。
1.1.2 开关柜手车操作滑脱率高
目前变电站开关柜采用手车摇柄进行操作，通过人工对准摇柄孔达到固定的目的从而进行后续操作。实际操作中，摇柄经常滑脱，母线带电且闸刀臂距离母线较近时会放电，此时摇柄脱落会延长放电时间，对设备造成损伤。
1.2项目研究内容及取得的成果
针对目前开关柜手车摇柄操作存在的不足，本项目研发了开关柜电动操作装置，该装置主要由外置电动操作把手和可拆卸通用摇柄头两部分组成，电动装置整机采用了锂电池低电压供电、高强度绝缘的塑料外壳、双手握持操作稳定性强、可调转速等技术包装设备本身安全且操作安全。设备的外壳采用了双把手稳定握持和启动按钮倾斜的人性化设计，符合现场实际的使用。
1.2.1项目主要研究内容
a.新型开关小车摇柄电动旋转装置
1）研究通过电机驱动提供操作动力，代替手动作业。开关小车摇柄电动旋转装置采用高功率的永磁无刷直流电机作为动力部件，电机驱动设备的扭矩可以达到60N•m，有效代替传统工器具进行人工作业。
2）研究高强度材料的的传动机构，结构和功能简单化，确保设备稳定运行。
3）研究整机采用锂电池低电压供电、高强度绝缘的塑料外壳、可调转速等技术包装设备，本身安全且操作安全。
4）研究设备的外壳采用双把手稳定握持和启动按钮倾斜的人性化设计，符合现场实际的使用。
b.开关柜小车通用摇柄头
为提高开关柜开关小车的检修效率，对手动摇柄进行了改善自制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本项目设计了便于连接新型开关小车摇柄电动旋转装置和开关柜开关小车的快速连接。
成套装置在安全性，稳定性，便携性，人性化设计上都做了充分考虑，使工作人员在现场使用轻便快捷，达到预期的效果。
1.2.2取得的成果
通过开关小车摇柄电动旋转装置和通用摇柄头的设计，组成了开关柜手车的电动操作装置，用于支持变电运行人员日常的开关柜手车操作工作。配置开关柜手车电动操作装置后, 大幅提高了手车开关柜操作的一次性成功率，操作时间大幅度缩短。装置在安全性，稳定性，便携性，人性化设计都做了充分的考虑，使工作人员在现场使用轻便快捷，达到预期的效果。
1.3资金使用情况
本项目累计投资14万元，费用自筹。
二、项目的组织和启动
本项目于2018年1月正式启动。为确保项目的研发进度与成果质量，按照产品实现过程，设项目管理专职一名，主要设置设计组、试制组、技术组三个专题攻关小组，确保项目顺利实施。
三、项目计划和进度管理
2018年1月——3月，多次举行“开关柜手车电动操作装置”项目前期调查会，形成项目需求报告，建立了以公司领导牵头、技术专职协助、变电组责任人负责、变电组负责实施的项目组。
2018年4月，制定工具研制计划，讨论关键参数确认方法、梳理关键技术，明确工具研制重难点。
2018年5月，组织召开工具主要参数评审会，邀请配网专家、设备制造专家审核参数以及参数确认方法的科学性。根据专家会意见修改调整工具设计参数。
2018年6月——8月，开展工器具试制。
2018年9月，组织工具现场试用，对工具试用效果进行初步评审。
2018年10月——11月，对工具试用进行再评审改进，对工具外观进行调整，对性能参数做轻微调整。
2018年12月，整理项目技术资料，进行相关验收准备。四、项目实施和控制管理为实施该项目，成立了项目领导小组、技术工作组、研发组、试制组，以保证项目的顺利进行。本项目立项后，严格按照“科技项目管理办法”进行管理。各小组职责清晰，分工明确。
四、系统实施前后对比
使用该装置前52次手车操作平均耗时45s，该装置在试用测评过程中，35次操作平均时间耗时9.5s，测试过程为35次连续统计，操作耗时波动小于±4.6%，耗时整体缩减78.9%。
开关柜手车电动装置经国家电力器材质检中心安全检测，10千伏，35千伏手车式开关柜操作中均可使用，且为“便携式”工具，故无需配置到各变电所，只需操作人员随身携带，若能得到推广，一个运维班一般配2-3台左右即可。
五、存在的问题及对今后工作的建议
开关柜小车电动操作装置还没实现完全应用于各个不同类型的配电柜，还需进一步搜集数据，加快转化应用。
装置目前的转速在0-1200r/min区间可调，在高扭矩的要求下，速度较快。操作过程中，若操作人员不熟练，调速按钮按动过度，有可能因高速旋转而脱手。现阶段正在调研、限制转速，降低脱手风险。
六、项目推广前景和价值
截至目前，成果已在本公司各集控站配置，投入到生产使用中，在日常工作中尤其是大型操作效果显著，得到一线人员的认可和肯定。预计每年能为公司产生多达225326.4元的效益。配置开关柜手车电动操作装置后, 提高手车开关柜操作的一次性成功率，操作时间大幅度缩短，达到效率与安全性全面提升的目标。
该套装置适用于大部分10kV、35kV开关柜，部分配电柜，全国范围内电力行业、具有配、变电设备的企业均可配置，具有广泛的推广价值和市场前景。
论文作者:韩松奇,张伟峰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
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