10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進對策

張 明

國網(wǎng)福建尤溪縣供電有限公司

如今，在我國配電系統(tǒng)使用的設(shè)備中，應(yīng)用較為廣泛的屬高壓開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜是一種的常見電力設(shè)備，主要在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電以及電能轉(zhuǎn)換中起作用。目前，在我國高壓開關(guān)制造業(yè)對于整個電力工業(yè)有著重要意義，尤其在輸變電設(shè)備制造業(yè)中必不可少。

1 .主流運轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)及性能

1.1 運轉(zhuǎn)車主要作用及其影響

運轉(zhuǎn)車作為中置手車式高壓柜的一個重要附件，在開關(guān)柜安裝調(diào)試及運行檢修時體現(xiàn)得尤為突出，主要是作為載體將斷路器手車移出柜外。對于運轉(zhuǎn)車來說，不僅要實現(xiàn)運轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌與開關(guān)柜內(nèi)斷路器手車的對接，而且要保證兩者間連接的可靠性，這對于設(shè)備的保護和操作人員安全具有重要的意義。

在大量的調(diào)查和研究比對中發(fā)現(xiàn)，運轉(zhuǎn)車對于中置手車式高壓柜的影響，主要體現(xiàn)在操作性、使用安全性、斷路器手車等方面。①對操作性和使用安全性來說，效果在早期并不明顯，而是在使用過程中慢慢發(fā)揮作用，在最后較大程度地降低運轉(zhuǎn)車操作性和使用安全性。②對于斷路器手車來說，主要是由于撞擊力使車輪發(fā)生巨大形變，最終導(dǎo)致斷路器手車被困在導(dǎo)軌內(nèi)不能行走；因此，如發(fā)生此種故障，將帶來停電時間延長等一系列問題，大量數(shù)據(jù)顯示，10%～20%不同程度的車輪變形發(fā)生在產(chǎn)品投入運行前。

1.2 主流運轉(zhuǎn)車的基本類型及比較

目前，常使用的中置手車式高壓柜運轉(zhuǎn)車主要類型為螺桿式結(jié)構(gòu)與掛鉤式結(jié)構(gòu)。①對螺桿式結(jié)構(gòu)來說，運轉(zhuǎn)車與柜體連接以及斷路器手車的升降主要由螺桿裝置驅(qū)動來實現(xiàn)；斷路器手車在柜內(nèi)進出通過螺桿傳動裝置操作運行。其中，西門子公司中置柜運轉(zhuǎn)車為此種類型的典型代表。②對掛鉤式運轉(zhuǎn)車來說，運轉(zhuǎn)車與柜體的連接是通過掛鉤和導(dǎo)向桿來實現(xiàn)；另外，該種運轉(zhuǎn)車類型不設(shè)升降機構(gòu)，斷路器手車在運轉(zhuǎn)車或柜內(nèi)的放置主要是由人力來完成，再由運轉(zhuǎn)車的運行來進行操作；在掛鉤式運轉(zhuǎn)車中，運轉(zhuǎn)車與柜體內(nèi)兩個導(dǎo)軌面間的一致性是通過對手輪的調(diào)節(jié)來維持。這種類型的典型代表是由ABB公司生產(chǎn)的中置柜運轉(zhuǎn)車。

通過兩種類型內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，螺桿式運轉(zhuǎn)車相對更精密一些，功能也更完善。但由于其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和較多精密零件的需求，使得生產(chǎn)成本也大幅度增加，并且與開關(guān)柜配套使用的運轉(zhuǎn)車所需數(shù)量比較少，因此國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家對于這種運轉(zhuǎn)車并沒有較多重視和投入。雖然螺桿式在性能上有很大優(yōu)勢，但較大的生產(chǎn)成本局限了它在社會上的普遍應(yīng)用。相反，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的掛鉤式運轉(zhuǎn)車成為了大多數(shù)生產(chǎn)廠家的首要選擇，得到廣泛應(yīng)用。但通過研究和現(xiàn)場實驗可看出目前市面上生產(chǎn)的常規(guī)掛鉤式運轉(zhuǎn)車都存在有不同程度的缺陷。不僅會對斷路器手車造成潛在的損害，使增加日常維修工作量，且會延長停電時間，對供電的可靠性產(chǎn)生一定影響。

1.3 掛鉤式運轉(zhuǎn)車常規(guī)結(jié)構(gòu)分析

第一種中置柜主要是用敷鋁鋅板制造，柜內(nèi)可安裝VD4系列或VS1系列的斷路器手車，此種運轉(zhuǎn)車的中置柜大多與ABB公司生產(chǎn)的ZS系列較相似。此類運轉(zhuǎn)車的不足之處在于：①在運轉(zhuǎn)車和柜體之間的連接只是依賴掛鉤來支撐，運轉(zhuǎn)車上的兩個桿并不受力，僅僅起指引方向作用；②在進行推拉操作時，運轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌與柜體導(dǎo)軌之間必須留有一定的距離，使掛鉤能夠順利插入開關(guān)柜柜體內(nèi)，以保證操作的順利進行；③在長時間使用后，由于撞擊力的作用將會引起開關(guān)柜柜體上與掛鉤相連處及運轉(zhuǎn)車上掛鉤軸的形狀發(fā)生改變，導(dǎo)致加大導(dǎo)軌間距離，增加在使用過程中的不安全因素。

第二種結(jié)構(gòu)中置柜柜體主要由型鋼與金屬板件組裝。此種結(jié)構(gòu)的柜體同第一種相似，VD4系列或VS1系列真空斷路器手車同樣可安裝，且此種結(jié)構(gòu)可消除導(dǎo)軌間水平距離。但由于設(shè)計上存在垂直高度差，能引發(fā)產(chǎn)生更大的撞擊力，而且這種垂直高度差會因調(diào)整不當(dāng)持續(xù)增大，帶來一定的安全隱患。

2 .對于10kV配點系統(tǒng)高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進對策

上文中對于常規(guī)的掛鉤式運轉(zhuǎn)車提出了一些不足之處，為此，下面主要介紹一些改進方案，主要分為以下幾方面：

(1)關(guān)于優(yōu)化安全凈距的設(shè)計

對于電路系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的短路現(xiàn)象，可通過對安全凈距的優(yōu)化設(shè)計來完善。選擇最佳的安全凈距，可有效防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象，保障電力系統(tǒng)的正常運行。

(2)關(guān)于消除導(dǎo)軌間隙的操作設(shè)計

為保證運轉(zhuǎn)器的高效運行，更好地優(yōu)化開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大程度地減少柜體導(dǎo)軌和運轉(zhuǎn)車間的距離至關(guān)重要。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，要確保當(dāng)運轉(zhuǎn)車緊靠開關(guān)柜柜體時，兩導(dǎo)軌間可靠接觸、無間隙，避免兩者間產(chǎn)生較大撞擊力，造成設(shè)備損傷和故障。

(3)關(guān)于鎖定裝置特別設(shè)計

為了更好地鎖定運轉(zhuǎn)車，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計了一個凸輪裝置。在凸輪鎖定之前，掛鉤和開關(guān)柜柜體連接面會存在一個操作距離，以保證掛鉤的正常插入；之后，旋轉(zhuǎn)凸輪，操作間隙即可被消除，使運轉(zhuǎn)車和開關(guān)柜兩個導(dǎo)軌之間緊密相靠，在進行推拉斷路器手車操作時，大大提升了操作的可靠性。

(4)關(guān)于操作間隙的調(diào)整設(shè)計

開關(guān)柜在長期使用后，由于摩擦作用導(dǎo)致的一些損壞，運轉(zhuǎn)車上掛鉤和凸輪之間的操作間隙會增大，從而使鎖定的效果有所減小。因此，調(diào)整墊的出現(xiàn)就可避免這種情況，將調(diào)整墊加在凸輪與運轉(zhuǎn)車之間，可產(chǎn)生比較理想的效果。

結(jié)語

目前，我國的電力設(shè)備產(chǎn)業(yè)對國內(nèi)電氣產(chǎn)業(yè)的正常運行起著至關(guān)重要的作用，但目前使用的部分設(shè)備依然存在有一定的問題，對我國居民正常的生產(chǎn)生活用電帶來一些困擾和影響。本文在提出一些關(guān)于設(shè)備的優(yōu)化建議后，并且通過實驗證明，改進后的運轉(zhuǎn)車在操作可靠性、安全性、操作簡便程度以及對斷路器手車的保護程度方面都有大幅度的提升，為10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜的發(fā)展作出重要的意義。

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