10 kV開關(guān)柜核相支架的研制

張宋彬，楊 光，董大磊，胡 偉，徐 鵬

（國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，無論是企業(yè)還是居民用戶對電力需求加大的同時，對電能質(zhì)量和供電可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電模式是提高供電可靠性最直接有效的辦法。環(huán)網(wǎng)供電運行中，存在的突出問題就是兩路電源相序相位不一致進行并列運行時，引起相間短路，造成人身傷亡、電網(wǎng)設(shè)備損壞。因此新建、改擴建后的變電站和輸電線路，以及在線路檢修完畢，向用戶送電前，都必須進行核相試驗，以確保輸電線路相序與用戶負(fù)載所需求的相序一致。

目前，國內(nèi)高壓電力線路核相均采用有線方式，核相時需要5人進行，一般由一人監(jiān)督，四人操作，其中兩個人用令克棒分別同時打開開關(guān)柜封閉隔離擋板，并保持住，再由兩個人把無線核相棒伸入開關(guān)柜靜觸頭進行核相[1]。在這樣的操作過程中，令克棒存在滑脫的危險，操作人員在用令克棒打開封閉隔離擋板時，一旦一方滑脫，人就有可能進入柜內(nèi)[2]，到時，封閉隔離擋板一頭打開一頭封閉，操作人員和帶電設(shè)備的距離就會小于安全距離，造成人身傷害。如果用力不均，會使封閉隔離擋板突然封閉，卡住無線核相棒，引起核相棒斷裂[3]，如果核相探頭斷在靜觸頭里，將擴大停電范圍，影響供電可靠性。

據(jù)此，進行了新型核相技術(shù)裝置創(chuàng)新研究，通過研制開關(guān)柜核相支架，旨在解決問題，安全高效供電。

1 核相工作原理

當(dāng)兩路電源需要對接時，需要在某一對接點對兩路電源進行核相，保證兩路電源對接時相序相同，如圖1所示，1—n1、2—n2、3—n3相序要相同。

圖1 核相工作原理圖Fig.1 Working principle diagram of phase-check

在開關(guān)柜內(nèi)常規(guī)的核相流程如圖2所示，其主要步驟是：1、兩人用絕緣棒把上下絕緣擋板移開；2、兩人用核相儀桿選擇核相的相別；3、另一人控制核相儀控制器開始核相并記錄核相結(jié)果[4]。

圖2 常規(guī)核相流程圖Fig.2 Flow chart of traditional phase-check

這種核相方法存在多種不便，首先核相工作需要至少5人，占用大量的人力成本；其次，在壓緊卡銷時很容易出現(xiàn)滑落現(xiàn)象，延長了核相時間；第三，空間狹小，工作時存在一定的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計2016年4月份某公司進行核相工作各步驟所需時間如表1所示。

可見在開關(guān)柜內(nèi)核相過程中，為了保證核相工作安全進行，移開擋板花費時間所占比例較大，大約占據(jù)了總時間的 74.4%，此外還需專門安排兩人在核相過程中保持絕緣擋板不遮蓋上、下靜觸頭，耗費人力。

表1 常規(guī)核相耗時統(tǒng)計Tab.1 Traditional phase-check time-consuming

2 核相支架的實施方案

通過設(shè)計一種核相工具將絕緣擋板卡銷壓緊進而聯(lián)動將絕緣擋板移開并固定，可以將核相工作所需人員減少至3人。并且移開絕緣擋板所需時間也會有所降低，提高核相工作效率。連續(xù)平滑調(diào)節(jié)型核相支架由固定裝置、支架卡頭、寬度調(diào)節(jié)裝置這三個部分組成[5~6]，如圖3所示。

圖3 核相支架組成Fig.3 Composition of phase-check stent

2.1 固定裝置設(shè)計

固定裝置是連續(xù)平滑調(diào)節(jié)型核相支架的主要支撐部分。固定裝置支架選用環(huán)氧樹脂材料。尺寸應(yīng)滿足以下要求：

（1）便于攜帶、搬運及操作，固定裝置尺寸質(zhì)量輕、接觸可靠、操作靈活；

（2）應(yīng)與支架卡頭、寬度調(diào)節(jié)裝置緊密連接，固定良好；

（3）高度和寬度的設(shè)計應(yīng)能滿足開關(guān)柜需求，經(jīng)統(tǒng)計10 kV開關(guān)柜滑軌寬度一般為80 mm，深度為660 mm。

通過正交試驗設(shè)計確定固定裝置尺寸規(guī)格，結(jié)果如表 2所示。最終確定固定裝置最優(yōu)組合為長630 mm，寬70 mm，厚15 mm。

表2 固定裝置尺寸評價表Tab.2 The size of fixing device evaluation table

2.2 支架卡頭設(shè)計

核相支架卡頭裝置的作用是支撐開關(guān)柜內(nèi)連接擋板的突起圓柱，使擋板能夠可靠移開，露出母線和線路三相靜觸頭。支架卡頭選用不銹鋼材料，形狀為喇叭口型[6]。開關(guān)柜內(nèi)兩卡銷之間的距離為80 mm，卡銷直徑為20 mm，兩卡銷外側(cè)之間的距離為110 mm，喇叭口型開口距離D2為118 mm（留8 mm裕度），如圖4所示。

圖4 喇叭口型支架卡頭Fig.4 Trumpet-type bracket chunk

卡銷與絕緣擋板之間為機械聯(lián)動原理，如圖 5所示，卡銷從位置3到位置4，則絕緣擋板從位置1移動到位置 2，圖中 L1為絕緣板移動距離，L2為卡銷距離絕緣板上邊緣的距離，L3為固定轉(zhuǎn)軸距離卡銷的距離[5]。經(jīng)過統(tǒng)計L1、L2、L3的距離分別為220 mm、180 mm、20 mm。

根據(jù)三角形相似原理可得：L3/(L3+L2)=L4/L1，則L4=L1*L3/(L2+L3)=220*20/(180+20)=22 mm。

因此D1=118-22*2=74 mm。

2.3 寬度調(diào)節(jié)裝置設(shè)計

寬度調(diào)節(jié)裝置的尺寸應(yīng)滿足以下要求：

（1）為了方便攜帶與操作，寬度調(diào)節(jié)裝置尺寸應(yīng)更輕、更牢固、更靈活；

（2）調(diào)節(jié)桿與固定桿之間摩擦力適當(dāng)，太大會不易調(diào)節(jié)，否則會固定不牢靠；

（3）尺寸應(yīng)滿足開關(guān)柜寬度的需求；

圖5 卡銷與絕緣擋板之間機械聯(lián)動原理Fig.5 The principle of mechanical linkage between bayonet and insulation baffle

通過進一步應(yīng)用正交試驗設(shè)計確定固定裝置尺寸規(guī)格，結(jié)果如下：

表3 正交因素水平表Tab.3 Orthogonal factor level table

圖6 寬度調(diào)節(jié)裝置截面圖Fig.6 Width adjustment device section

采用正交試驗設(shè)計確定寬度調(diào)節(jié)裝置尺寸，結(jié)果如表4所示。確定最優(yōu)組合為R1：25 mm，R2：26.5 mm，R3：30 mm。

3 效果對比

統(tǒng)計該公司使用核相支架后，核相工作各步驟所需時間，如表5所示。

表4 正交試驗結(jié)果Tab.4 Orthogonal test result

表5 采用核相支架核相耗時統(tǒng)計Tab.5 The use of phase-check stent time-consuming statistic

由表中數(shù)據(jù)可以看出，采用核相支架后移開擋板時間極大程度上得到了降低，從而縮短了整個工作時間。此外，工作人數(shù)也由5人縮減至3人，很大程度上降低了工作成本，提高了經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

本文通過對10 kV開關(guān)柜常規(guī)核相工作中各步驟工作所需時間進行分析，確定影響核相工作時間的主要因素。針對不同寬度規(guī)格的開關(guān)柜，設(shè)計了可平滑調(diào)節(jié)寬度的核相支架，試驗結(jié)果顯示，在開關(guān)柜內(nèi)核相工作平均耗時由19.9分鐘縮短為6.8分鐘，極大程度上減少了移開絕緣擋板的非必要耗時，同時核相過程能夠節(jié)省兩名工作人員，有效提高了工作效率，降低了人力成本，具有很好的推廣使用價值。

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