一種緊湊空間型便捷刀閘操作桿的研制

劉寶吉　溫焯飛　羅其鋒　陳偉雄

摘要：變電站戶外手動拉合型刀閘設備，由于室外運行刀閘的機構均有不同程度的氧化、銹蝕、空間狹小、難于發力等情況而難以拉合。為此，研制了一種緊湊空間型便捷刀閘操作桿，以梅花結構的多角度、可固定結構特性為突破點，實現操作角度不受限、增大操作力矩、適用性廣等目的，解決了戶外刀閘操作把手短小、發力空間小等技術難題。

關鍵詞：操作;普適性;刀閘;操作桿;任意角度

0 引言

目前部分敞開式變電站中普遍存在手動操作型刀閘設備。這些設備長期在惡劣的戶外環境下運行，其刀閘操作機構均因不同程度的氧化、銹蝕等情況導致操作卡滯，且部分舊型刀閘在設計之初便存在操作把手短小、預留操作空間小等問題。以上各種問題的存在，導致現場運行人員操作此類刀閘時會遇到“難出力、人機工效差、難操作到位”等問題，影響作業進度的同時，也存在一定的人身、設備安全風險。

因此，為消除以上空間裕度小、角度可選擇性小、缺力矩等技術缺陷，研制了一種緊湊空間型便捷刀閘操作桿，以梅花結構的多角度、可固定結構特性為突破關鍵點，配合套筒部分、延長桿部分、操作桿部分等傳統部件結構，實現解除空間限制、增大力矩的功能，達到操作省時、省力、可靠性高等目的。

1 現狀分析

傳統敞開式變電站的刀閘類設備操作機構分為電動型和手動型，此類設備長期處于戶外環境，使得機構有不同程度的氧化及生銹現象，易造成操作卡滯現象。此外，操作手柄短小、網門或墻體的阻擋等因素，使得刀閘的操作空間極其有限，妨礙人工出力，人機工效差。

在梅雨季節，絕緣手套與操作把手之間摩擦阻力降低，用力操作時會出現打滑現象，可能會迫使作業人員直接“赤手操作”來完成操作任務，違背《中國南方電網有限責任公司電力安全工作規程》中9.5.3.7條款“手動操作有機械傳動的斷路器或隔離開關時”的相關要求[1]，存在一定的人身安全風險。

2 設計方案

2.1? ? 組成及功能

為了解決空間、角度等限制而在手動操刀過程中出現的費時、費力、效率低以及作業過程風險較高的人身、設備安全風險等問題，研制了一種緊湊空間型便捷刀閘操作桿，其主要結構可分為三部分：套筒部分、延長桿部分、操作桿部分。

采用緊湊空間型便捷刀閘操作桿能夠使刀閘操作過程流暢，刀閘操作更加容易、可靠，并實現以下功能：（1）操作人員通過調整梅花結構的連接方向，可實現操作發力角度靈活可調;（2）使用延長桿可有效增加垂直方向選擇范圍;（3）在操作桿外包覆海綿層套，增大摩擦力，降低人員脫手致傷的概率;（4）增加操作力矩，有效降低人員操作所需發力[2]。

2.2? ? 部件結構

便捷刀閘操作桿結構如圖1所示，連接套筒的外側頂部有螺旋孔與蝶形螺栓配合，可通過將蝶形螺栓旋入、旋出的方式，實現連接套筒與操作把手間的固定。連接套筒的內側有一凹槽，凹槽用于固定刀閘把手上的翼型結構，增大與操作構件的連接密度。

梅花套筒底部有內梅花結構，底部中心處與第一螺桿頂部相焊接。延長桿設有內螺紋端和外螺紋端;內螺紋端設有與第一螺桿底部外螺紋凸起匹配的內螺紋，外螺紋端設有與螺母匹配的外螺紋;延長桿可通過內螺紋端先與第一螺桿連接，再將外螺紋端穿過第一通孔從連桿伸出，通過螺母實現延長桿和連桿的鎖緊，為連桿提供垂直方向固定的力。

延長梅花套筒的底端有與外梅花凸臺匹配的內梅花結構;延長梅花套筒的頂端設有外梅花結構與梅花套筒底部的內梅花結構匹配;延長梅花套筒的筒心有圓型孔洞，延長桿穿過延長梅花套筒的孔洞后，可將延長桿的內螺紋端與第一螺桿連接，延長梅花套筒頂部的外梅花結構與梅花套筒底部的內梅花結構匹配，延長桿外螺紋端穿過第一通孔從連桿伸出，延長梅花套筒與外梅花凸臺契合后，通過螺母實現連桿與延長梅花套筒的鎖緊。操作桿還有包覆海綿層套在連桿上，增大連桿表面摩擦力。

3 應用效果及驗證

3.1? ? 操作過程

在該便捷刀閘操作桿具體實施過程中，先將連接套筒套在操作把手上，再將套筒上的蝶形螺栓擰進焊接在連接套筒上的螺母，頂住操作把手并擰緊，可將操作把手和套筒緊固。

當現場人員方便出力的高度與操作把手高度不同時，可使用延長桿調整操作發力高度，此時需要先將延長桿旋入第一螺桿內螺桿頂部的凹槽，再將延長梅花套筒套進延長桿外，最后將連桿和延長梅花套筒組裝起來使用螺母固定后，即可開始操作。

3.2? ? 應用效果

（1）結合圖1、圖2，先用套筒鎖緊操作把手，選擇方便發力的角度后，再將連桿與套筒部分鎖緊，使得操作把手在操作過程中不受限于刀閘實際位置的影響，可隨意選擇便于操作的方向進行操作，實現水平方向360°多角度操作，良好的操作發力點極好地發揮了人機工效，使運行人員對于手動操刀的操作更方便快捷。

（2）緊湊空間型便捷刀閘操作桿有效地利用了杠桿原理，成倍增加操作力矩，減少操作刀閘所需發力，并結合可自由選擇操作角度的特性，完全能夠實現刀閘分合行程中速度均勻、有力，有效地提高了工作人員在手動操作刀閘過程中的穩定性和效率，使得刀閘的刀頭緊固效果更佳，能有效降低手動操作的刀閘類設備因接觸不良產生的人身、設備、電網風險[3]。

3.3? ? 數據驗證

在刀閘咬合力大、人員高度不同、空間狹小[4]等情況下，分別統計使用緊湊空間型便捷刀閘操作桿和正常進行10 kV戶外電容器組操作的時間，以10次操作時間為樣本進行量化對比，結果如表1所示。

從表1可以看出，傳統方式操作單次耗時、總耗時、平均耗時均比使用新型操作桿的耗時要多;使用新型操作桿進行操作后，操作平均耗時比原來縮短了8.28 min，縮短耗時占比約53.55%，操作效率明顯提高。

4 結語

為解決手動操作把手遇到的“操作難”“難操作”等問題，本文對手動操作型刀閘機構的操作困難、可靠性低、效率低下、存在隱患風險的潛在原因進行了詳細分析，設計出了一種具有普適性的緊湊空間型便捷刀閘操作桿。該操作桿通過蝶形螺栓、螺母實現固定連接，將操作桿牢固安裝在戶外刀閘、地刀操作把手上;通過梅花套筒的梅花結構和操作桿的結合，實現了操作角度不受限、增大操作力矩、適用性廣等目的。

綜上所述，本項目針對手動型刀閘操作把手的改善措施是有效的，切實解決了因操作把手短小、預留操作空間小等造成的操作難、不可靠以及有人身安全隱患等問題。同時，該操作桿具有結構簡潔、安裝便捷、防滑、省力、可適用于多規格尺寸刀閘操作把手等優點，擁有良好的通用性，應用前景廣闊，具有推廣價值，其制作多角度彎曲、無死角作業的安全工器具制作思路可引申至其他應用領域，具有良好的社會效益。

[參考文獻]

[1] 中國南方電網有限責任公司電力安全工作規程：Q/CSG 510001—2015[S].

[2] 趙磊，石一峰，陸鳳楊.一種增力式接地線操作桿的研制[J].機電信息，2014（33）：149.

[3] 陳鴻光.GW16型刀閘常見缺陷分析及相應運維策略[J].科技資訊，2016，14（31）：35-36.

[4] 丁若陽，秦艷梅，蘇德江.高壓開關柜內互感器試驗接線新工具的研制[J].云南電業，2013（5）：39-40.

收稿日期：2020-12-16

作者簡介：劉寶吉（1993—），男，黑龍江大慶人，助理工程師，技師，主要從事變電運行工作。

溫焯飛（1973—），男，廣東清遠人，工程師，高級技師，主要從事變電運行管理工作。

羅其鋒（1982—），男，廣東四會人，碩士，高級工程師，高級技師，助理技能專家，主要從事變電運行及繼保工作。