10kV中置式手車開關運轉小車改良應用

摘要：運轉小車是手車式高壓柜的重要附件，但目前廠家對運轉小車的設計重視不足，操作時難以與高壓柜快速精確對接，且存在一定的安全隱患。文章從效率性、安全性、舒適性三方面對運轉小車進行改良，使其實現水平及垂直方向雙重調校，并防止操作過程中脫扣、坍塌等風險；經應用后表明，改良后的運轉小車具有很強的實用性和推廣性。

關鍵詞：變電站；手車開關；運轉小車；安全生產；手車式高壓柜 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM592 文章編號：1009-2374（2017）02-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.014

1 概述

1.1 10kV中置式手車開關概述

高壓開關指的是通過電力系統進行配電、輸電以及進行保護、控制及通斷的電器產品，是電力工業當中不可或缺的一部分。10kV高壓開關柜是輸配電系統中應用最廣泛的電力設備，其還包括高壓隔離開關、接地開關、高壓操作機構等。當前我國市場上10kV輸配電系統中的高壓開關柜，其結構形式上主要分為旋轉刀閘式（XGN）和手車式結構；而手車式結構又分為中置式和落地式兩種，目前已經普遍采用中置手車式結構（簡稱中置式手車柜）替代傳統的落地手車式結構，因此10kV中置式手車開關是常見的電力設備。

所謂手車是將高壓開關嵌套在一個具有滑輪的小車型結構中，上下各有三相動觸頭，當將手車推入高壓柜內的工作位置時，手車的動觸頭插入柜內的靜觸頭，相當于合上兩側隔離開關；當需要更換或檢修中置式手車開關時，運行人員需要使用10kV中置式手車開關運轉小車將手車開關移出高壓柜，保證了工作的安全性。

1.2 運轉小車介紹與現狀

運轉小車是手車式高壓柜的一個重要附件，它的作用是在開關柜安裝調試及運行檢修時，作為將開關手車移出柜外的載體。在安裝調試階段對運轉小車的使用次數尤為頻繁。運轉小車由本體、輪子、承托平臺、導向定位裝置及水平調節手輪等組成，如圖1所示：

中置手車式高壓柜的運轉小車主要有兩種：螺桿式結構和掛鉤式結構，日常使用的大多數為掛鉤式結構。通過掛鉤和導向桿實現運轉小車與柜體的準確連接；通過調節手輪實現運轉小車導軌面與柜體內導軌面一致性的調整。對運轉小車功能的基本要求：（1）要易于實現運轉小車導軌與開關柜內斷路器手車的對接；（2）要求兩者間連接的可靠，人力推拉斷路器手車時，兩者應緊密連接，不可脫離。

目前市場上針對手車開關本身的設計基本成熟，但生產廠家對運轉小車的設計方面重視不夠，其結構設計并不夠合理，操作的性能一般，在日常使用操作中存在以下三個問題：（1）效率性。運轉小車需要將中間掛鉤和兩側導向桿與柜體準確連接才能順利將手車開關推進柜內，位置哪怕差一點點也是無法順利執行。然而當小車上放置了手車開關時，操作人無法直接觀察到導向桿位置，只能靠監護人提示描述；加上小車的兩個前輪是固定的，后輪才是萬向輪，因此經常需要前后倒車才能準確插入，很考驗技術而且費時。（2）安全性。首先將手車開關推入時，操作人員大腿容易誤碰撞定位掛鉤操作桿的末端，造成掛鉤脫鉤，運轉小車和開關柜分離，嚴重時可能造成手車跌落，損壞設備或對操作人員造成傷害；其次，由于高壓室地面不平整、不同高壓柜長期運行后產生細微形變等原因，運轉小車通常在接送小車開關時要通過水平調節手輪進行調校，實現運轉小車導軌面與柜體內導軌面一致。但手輪大部分為硬質塑料材料，容易因老化而變得脆弱，一旦在調節過程中發生斷裂，數百斤的手車開關坍塌會造成操作人員手指粉碎性骨折。（3）人機工效。現有大部分運轉小車沒有移動把手或把手位置很低，運行人員要彎著腰推車，不符合人機工效。

2 運轉小車的改良設計

2.1 整體設計思路

改良現有的10kV中置式手車開關運轉小車，設計圖如圖2所示：

（1）在承托平臺與小車主體之間配置一套水平橫向調校裝置，配合手輪可以快速實現雙重微調，提高操作效率；（2）在定位掛鉤操作桿的末端增加閉鎖裝置，防止手車開關推入操作過程因操作人員腿部誤觸碰掛鉤桿而造成開關與轉運小車分離；（3）在手輪側方安裝可拆卸式的防護金具，保證即使手輪爆裂也不會因承托平臺坍塌而對操作人員造成傷害；（4）增加小車把手，提高小車移動的穩定性。

2.2 水平橫向調校裝置的設計

日常操作運轉小車時最難實現的就是與高壓柜的快速對接，主要原因是操作人無法直接觀察到導向桿位置，且為了手車開關位置準確，導向桿與高壓柜導向孔之間幾乎毫無間隙，因此絲毫的誤差也會導致運轉小車無法順利插入高壓柜。而這種誤差主要是水平位移的誤差，要進行橫向調校，即在水平面上沿高壓柜排列方向平行的方向調校，但現有的10kV中置式手車開關運轉小車只有對其高度方向的調校機構，無法實現對其橫向的調校，故本文嘗試在小車上增加一套橫向調校裝置。

橫向調校裝置由平移板、滾珠絲桿、定位件及手搖把手組成，處于承托平臺與小車主體之間，由于增加了一層裝置，為了保證承托平臺的高度基本和原來一致，方案將小車主體的上層鋼板向下調節。

定位件分別安裝于主體橫向的兩側，滾珠絲桿的螺母分別與平移板連接，滾珠絲桿螺桿的一端分別與相對應的定位件轉動連接。因高壓柜門一般是向左開，故在橫向調校裝置右方設置手搖把手，與右側的滾珠絲桿的螺桿連接。通過轉動手搖把手以帶動滾珠絲桿的螺桿轉動，從而帶動平移板與承托平臺的相對運動，改變整個承托平臺（包括掛鉤、導向桿）與小車主體框架的橫向相對距離，實現手車開關的精準對位。

原小車的承托平臺與小車主體之間是由四角水平調節螺桿、調節座來固定及提供受力。由于增加了平移板，改為平移板與承托板之間通過四角水平調節螺桿及平移板上調節座連接及受力，而平移板與小車主體之間通過定位件固定及受力。當平移板移動時，螺桿也會相應移動，因此調節螺桿與小車主體上層鋼板的連接處需要由固定圓孔擴寬為長條橢圓孔，使得調節螺桿可沿調節孔橫向移動。

經現場測試，結構的改變不會對小車的承載能力造成影響，小車承托板在300kg的受力下依然牢固且能輕松進行水平橫向及垂直方向調節。

因日常操作時位移一般很小，且為了避免承托板位移距離過大會導致裝載手車開關時的小車不穩，故橫向調校裝置的位移設計為左右±2.5cm。

2.3 定位掛鉤操作桿末端閉鎖設計

使用中的定位掛鉤操作桿與最初的結構相比經過了一些改進，現有的操作桿末端增加一個調整螺母，利用螺母旋轉帶來的摩擦力使操作桿與承托平臺之間固定，并在承托平臺底部增加了一個強制回位彈簧，使得掛鉤在無外力作用下能自動回到鎖止位置。然而調整螺母畢竟使用比較麻煩，不夠直觀，而且經實測，這兩項措施難以阻擋較大的撞擊力，故本文設計一個簡單實用的旋轉式閉鎖裝置用于閉鎖掛鉤操作桿。

在操作桿末端右側通過螺絲固定一“凹”狀金屬片，金屬片可以自由旋轉，當需要操作掛鉤桿或移動小車時，將金屬片順時針旋轉使其處于自由態，操作桿可以左右自由移動；當小車掛鉤插入高壓柜內回到鎖止位置后，將金屬片逆時針旋轉，凹位卡住操作桿末端，從而通過限位卡住操作桿禁止其移動，有效防止操作過程中人身誤觸碰操作桿導致掛鉤脫扣。

2.4 防護金具設計

防護金具的厚度要和人體手指相匹配，安裝拆卸具有便捷性，且不對小車升降幅度造成明顯影響。改良后的運轉小車在平移板上方增加承接防護金具，防護金具厚5cm，足以提供保護手指的所需空間，金具與承托板之間具有10cm以上的間距，在承托板處于最低高度時仍然能保證充分間隙。增加防護金具后，即使硬質塑料制成的調節手輪發生斷裂，金具可以防止承托板突然壓到平移板上，避免人手的受傷。

2.5 移動把手的改良

現有的小車沒有配置移動時可以扶握的把手，運行人員移動空載的小車時只能抓著承托平臺兩個角；當小車上有手車開關時，運行人員更多地習慣于抓著手車的試驗位置限位扣來推車，相當于通過手車來移動小車，這就全靠手車與小車之間的限位桿來受力，萬一限位桿松脫或損壞，極容易造成手車開關的滑落，導致事故的發生。

因此，本文設計理念堅持增加運轉小車把手，且把手固定在小車主體框架上平面中。引出兩根鍍鋅金屬管形成L型把手，把手上方以不超過承托板為原則，以免妨礙手車開關的檢修。在金屬管末端套上優質橡膠，進一步增加操作舒適性。

3 應用效果

經過不斷吸收意見，幾經改進，改良后的運轉小車在廣東電網有限責任公司江門供電局220kV新會巡維中心開展應用，半年操作下來，運行人員將運轉小車與高壓柜對接的平均耗時由2min縮短到30s以內。運行人員認為其在操作的可靠性、安全性、操作的簡易程度等方面均比原結構有較大的提升，在實際應用中得到運行人員的認同。

4 結語

綜上所述，經本文研究改良設計出的10kV中置式手車開關運轉小車，可以實現對承托板在水平橫向與垂直方向的雙重調校，以精準實現承托中置式手車開關與高壓柜的對接，通過安裝閉鎖裝置及防護金具，能有效防止操作過程中的脫扣、坍塌等風險，把手的設計進一步增加小車操作的舒適性。其改進方式簡單直觀、成本低，生產運維單位既可要求廠家在出廠階段就優化，也可方便地對現有的小車進行改造，具有很強的推廣性和實用性。

參考文獻

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作者簡介：吳卓文（1986-），男，廣東新會人，廣東電網公司江門供電局中級工程師，工程碩士，研究方向：電力管理。

（責任編輯：黃銀芳）