關于復雜環境下高壓隔離開關吊裝裝置的研制

沈中亮　嚴俊　張磊　齊香林

摘 要：在電力系統中，由于隔離開關的吊裝環境比較復雜，有時大型起重裝置無法進行現場起吊作業。本文通過對隔離開關吊裝環境以及各種小吊機的資料進行分析，提出了一種小型起吊機的設計方案。

關鍵詞：高壓隔離開關;起重機;快速裝拆

在電力系統中，變電站內的高壓隔離開關由于運行時限漸長、銹蝕嚴重、缺陷增多以及主導電回路容量不夠，嚴重影響供電可靠性，迫切需要對運行已久的隔離開關進行相應的技術改造。而在改造過程中，為了不影響用戶供電，通常采用改造間隔轉檢修，其他間隔繼續帶電運行的方式開展工作。在這樣運行方式下，往往會遇到改造設備距離帶電設備距離太近，不能滿足現場起重裝置吊裝所需的安全距離，給正常的檢修工作帶來了不便。特別是在鄰近間隔無法陪停的運行方式下，大型起重裝置無法進行現場起吊作業，受到較大的限制。為了實現隔離開關在復雜環境下的安裝與維修，我們結合施工現場所遇到的難點，計劃設計和研制一種用于復雜環境下隔離開關吊裝的裝置，以便為電力設備的檢修與維護提供強有力的保障。

根據設計要求，在參考了多種小型起重機的相關資料后，結合110kV高壓隔離開關的吊裝環境，筆者認為將起吊機安裝在隔離開關安裝基座上，穩定性較好，不受地面環境限制，更能適應復雜環境，而且可以實現三人裝拆，滿足實際的使用要求（如下圖）。

一、起重機各機構方案設計

根據起重機各執行機構的功能不同，可分為起升機構、運行機構、回轉機構、變幅機構。

（一）起升機構

起升機構主要由驅動裝置、取物裝置、鋼絲繩卷繞系統以及各種安全和輔助裝置等組成。主要電動機、內燃機等為起升機構提供驅動力。鋼絲繩卷繞系統由鋼絲繩、卷筒組和動滑輪及定滑輪結合的滑輪組所組成。取物裝置有多種形式如：吊環、掛梁、吊鉤、電磁吸盤、抓斗。根據設計要求以及對隔離開關吊裝環境的考慮以及參考各種市面已有的小型起重機，驅動裝置選用小型卷揚機，取物裝置選用吊鉤。

（二）運行機構

運行機構可以調整起重機的位置，使起重機可以在更合適的位置工作。調整位置的方式為使貨物進行水平移動，使小車或者起重機水平運動。運行機構一般由運行支承裝置和運行驅動系統組成。本設計采用有軌運行支承裝置，有軌運行裝置采用鋼制車輪小車在閘刀底座槽鋼上運行，該設計的優點為運行阻力小，負載能力大，對于環境的適應性強，制造和維護方便。由于水平位移較小，運行驅動系統采用人力推動，使操作更簡單。

（三）回轉機構

回轉機構主要由兩部分組成，分別為回轉支承裝置和回轉驅動機構。回轉支承裝置具有的作用是將起重機的回轉部分支承在起重機的固定立柱上，使回轉部分具有確定的運動，并保證其不會翻倒或掉落。回轉驅動機構是為回轉部分的旋轉提供動力，并且承受回轉部分所會受到的阻力。

（四）變幅機構

臂架型起重機中，起重機的回轉中心線距取物裝置中心線的距離被稱為幅度，用來改變吊具水平幅度位置的機構稱為起重機的變幅機構。按照工作性質起重機變幅機構可分為工作性變幅機構和非工作性變幅機構。

工作性變幅機構在吊重物的條件下變幅。為了可以更好的滿足工作要求，經常需要在吊裝貨物的時候改變起重機的幅度;多臺起重機鄰近同時工作時為了避免碰撞干擾，以及裝卸時為了準確的對準工位，這就需要在每個工作循環中進行變幅運動。在這類變幅機構中，為了提高裝卸效率，變幅速度一般較高。

非工作型變幅機構在不吊重物的條件下進行變幅，變幅使起重機的吊具調整到適合吊運重物的位置，或是根據貨物裝卸點與起重機位置的變動要求變更幅度。非工作性變幅機構具有在貨物裝卸過程中幅度不變或用來放倒臂架，便于運輸這一特點。這類變幅工作次數較少，變幅速度影響小，這類變幅機構中一般采用較低的變幅速度。

二、起吊機各部分重量

由于本次設計的起吊裝置是組裝式小型起重機，所以裝拆各部分的重量控制十分重要，裝拆各部分重量不能太大，太大會導致兩三個工作人員安裝起重機困難，甚至可能無法順利安裝進行高壓隔離開關的吊裝。因此設計人員對各零部件的材料進行了選擇，主要零部件采用了鈦合金，各個部分最大為46Kg，極大的降低了重量，所以兩三個工作人員即可以實現快速安裝于拆卸。

三、起吊機吊裝過程

本次所設計高壓隔離開關起吊裝置的吊裝過程如下：首先作業人員將絕緣梯靠在閘刀底座槽鋼上，然后在梯子上即可將小型起重機底板用導輪卡板組合件固定在高壓隔離開關的基座槽鋼上，導輪卡在槽鋼之間，這樣保證了裝置不會翻倒掉落。底板安裝好后，兩名作業人員先將吊機橫梁座固定在SE7回轉支承上，其次小型卷揚機固定在吊機橫梁座底部，然后再依次將起重機吊臂的大臂，小臂以及液壓缸裝配，液壓泵及操作按鈕均在地面，接通電源后操作人員在地面即可進行吊裝作業。

此外，吊機還實現了三重保護機制：（1）防高壓觸電語音告警保護，吊臂懸端安裝電場感應器，當吊機在吊裝過程中與相鄰帶電間隔的距離不滿足要求時警報器會發出語音告警并自動剎車;（2）超重保護，吊鉤上端鋼絲繩鉸接的應力感應器會隨時監控吊件重量及起吊角度，不滿足要求時警報器會發出語音告警并自動剎車;（3）斷電保護，起吊過程中突然斷電時，吊機自動閉鎖，防止吊件墜落。

四、本設計中起吊機的優點

（1）基于吊臂懸端電場感應器及與吊鉤上端鋼絲繩鉸接的應力感應器，實現了吊裝過程中防高壓觸電語音告警保護和超重保護。（2）通過與桁架卡接的電動回轉支承底座，使得吊臂在平移過程中穩定可控。（3）吊臂、立柱、底板等主體機械機構采用鈦合金材料，抗腐的同時使得整套裝置更加輕量化。（4）采用模塊化的設計，有利于搭載于不同平臺，為進一步的開發利用打下良好的基礎。

綜上所述，本設計方案中起吊機設備關鍵部位采用鈦合金材料，極大的減輕了設備質量，合理劃分各功能區域，使其便于裝拆及安裝，操作簡單，三人即可進行拆裝和起吊，很好地解決了高壓隔離開關由于安全距離不夠，吊裝環境復雜所帶來的難題，有很強的可操作性和推廣性。