變電站10kV 貼地式PT 手車轉運小車的研究與設計

劉思 溫焯飛 羅其鋒 張粟

（廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東 中山 528405）

目前，變電站10kV PT 的安裝形式分為固定式、手車式、貼地式三類。其中固定式PT 固定安裝在10kV 高壓柜內，無法移動；手車式指將PT 安裝在帶滾輪的手車車體上，可通過推拉手車移動PT，并通過電氣設備轉運小車進行轉運；貼地式指將PT 安裝在無滾輪的底座上，通過底座在柜體底部的導軌上推拉實現PT 的移動。

本文旨在通過對10kV PT 柜及PT 手車結構、運行人員的操作流程等方面的研究，針對貼地式PT，找出一種能夠提高轉運PT 手車的效率及安全性的辦法。

一、轉運貼地式PT 的現狀分析

10kV PT 是10kV 母線電壓測量的重要設備，近年來，隨著用電負荷的增大以及運行年限的增長，10kV PT 手車的操作次數呈遞增趨勢。以中山供電局為例，根據生產系統中2019 及2020 年留存數據顯示，平均每個變電站每年需要進行大約8 次PT手車的轉運檢修工作，但是所有變電站均未配備對應的轉運裝置，從效率以及安全性考慮，這一現狀嚴重影響了相關工作的開展。

部分老舊變電站的10kV PT 手車柜因設計問題，包含中柜、下柜兩個PT 手車（見圖1），中柜PT手車為手搖式，而下柜PT手車為貼地式（手車距離地面僅7CM，見圖2）。運行人員在對下柜PT手車進行操作時極為困難，不便于開展工作。主要存在以下問題：

1.由于高度原因，傳統10kV 開關檢修車無法適用于下柜PT 手車。在PT 手車需要檢修時只能靠運行人員蹲坐在地拉出，而手車本身質量重（約60kg），在拉出過程中有很大可能出現人員壓傷或手車損壞的情況。

2.在進行10kV PT 檢修或高壓試驗前，需對貼地式PT 手車進行較遠距離的轉運。受10kV 高壓室內的柜體分布的限制，如要滿足《安規》對檢修及高壓試驗工作的安全要求，運行人員需要將貼地式PT 手車轉運十多米距離才能開展相關許可工作。由于操作空間狹窄、手車質量大，全程需消耗熟悉設備操作且力氣較大的4 名運行人員大約20 分鐘才能完成，操作效率低下，人機工效極差。

3.由于重量及結構原因，操作及轉運過程中出現設備損壞的風險較大，不僅可能會造成資產損失以及人員損傷，還可能導致設備停電時間延長，降低供電可靠性。

二、轉運PT 手車方案比選

因為現存貼地式PT 手車多為在運變電站的10kV 設備，所以在設計方案時是從經濟成本、時間成本以及可靠性三個方面進行綜合考慮（預設等級為低、一般、高），最后選出最優方案進行執行。根據對現場的分析，轉運PT 手車不方便的主要原因有兩個，一是PT 手車不便于操作，二是PT 手車重量大。下述方案一、方案二針對的是第一個原因，方案三、方案四針對的是第二個原因。

（一）更換高壓柜

即改造高壓柜，將貼地式PT手車安放地點由下柜改到中柜，以適應饋線轉運小車。

經濟成本：需要重新采購高壓柜，并對10kV母線進行停電施工，采購、施工成本高。

時間成本：需通過立項、審批、招標、實施等環節，且涉及到較長時間的母線停電，時間成本高。

可靠性：更換高壓柜能夠完全消除此類問題，但在施工過程中可能造成原有一次設備損壞，可靠性一般。

（二）增加滾輪

即將貼地式PT 手車兩側增加滾輪。

經濟成本：需要廠家重新調整PT 手車結構，并立項購置或者改造現存PT 手車，經濟成本一般。

時間成本：需通過立項、審批、招標、實施等環節，時間成本高。

可靠性：解決了PT 手車轉運問題，卻會出現固定措施不足運行中的PT 手車滑出工作位置的風險，可靠性低。

（三）增設起重機

即在10kV 高壓室增設起重設備。

經濟成本：需要對高壓室進行施工改造，經濟成本高。

時間成本：需通過立項、審批、招標、實施等環節，時間成本高。

可靠性：需要定期保養，且起重機一旦在工作過程中發生故障，可能會影響高壓設備的安全運行，可靠性較一般。

（四）研制轉運小車

即另外設計一款針對貼地式PT 手車的轉運小車。

經濟成本：可獨立設計、制造，無需聯系廠家，經濟成本低。

時間成本：轉運小車結構簡單，無需另外進行立項流程，時間成本低。

可靠性：無需對在運的10kV設備進行改造，僅用于貼地式PT手車轉運，可靠性高。綜合上述四種方案的優劣，最終決定在研制轉運小車這一方向上進行討論及設計。

三、轉運小車的結構及操作說明

根據方案，結合現場勘查及運行人員的操作習慣，最終設計出一種變電站10kV貼地式PT 手車轉運小車，該轉運小車主要由托盤、液壓千斤頂、直線導軌、扶手、PLC 一體機觸控電機控制器、小車底盤、伸縮運動機構、底盤加強筋、前輪、后輪這10 個部分組成，下圖3 為轉運小車結構分解圖，下圖4 為轉運小車尺寸圖。

（一）轉運小車的結構說明

1.PLC 一體機觸控電機控制器：該控制器可以控制伸縮運動機構中直流電機的啟停，控制器配套的液晶屏上是包括蓄電池電量以及托盤高度控制模塊的交互界面。在控制器底部配置兩個測距傳感器，兩個測距傳感器能夠分別測量托盤到地面和到PT 小車柜底的高度，所測得的高度差會反饋到液晶屏上。

2.伸縮運動結構：伸縮運動機構固定于小車底盤上，由蓄電池、直流電機、減速器和傳動連桿組成。蓄電池配有充電接口，并為電機供能。電機帶動傳動連桿旋轉，減速器增大電機的扭矩，提高控制精度。傳動連桿連接在液壓千斤頂的操作把手上，電機轉動時通過傳動連桿帶動液壓千斤頂操作把手，實現電動操作，拆卸傳動連桿后，液壓千斤頂可手動操作。

3.托盤：與PT 手車直接接觸部分，用于承載PT 手車。結實耐用，可由千斤頂進行高度調整。

4.千斤頂：可通過配套搖桿進行升降操作，調節托盤高度并承擔PT 手車剛剛轉運到小車上時的重量，該結構最大承載容量達2000kg，能夠承載任何10kV PT 手車而不變形，待PT 手車完全轉移到托盤上以后再降落到底盤上。

5.直線導軌：直線導軌由導軌和滑塊組成。4 個滑塊與托盤的四邊用螺栓固定在一起，分別插入4 個導軌內，保證托盤通過滑塊可在導軌上光滑上下移動而不發生偏移或者傾斜。

6.小車底盤：是小車各主要零部件的安裝平臺，用于統合轉運小車各部件功能，起到承載和固定的作用。

7.底盤加強筋：用于加強底盤的承載能力、剛性強度以及使用壽命。

8.扶手：用于推動或者拉動轉運小車。通過轉軸與小車固定連接，能夠在0°-90°之間自由調節，便于運行人員在不同場景下進行角度調整，避免出現阻礙PT 手車操作的情況。

9.前輪及后輪：前輪為定向輪，位于轉運小車前端兩側，可以有效降低小車車身高度；后輪為萬向輪，帶剎車功能，位于轉運小車底盤后側的抬高部分。運行人員需要推拉轉運小車時，抬起后輪剎車片，需要固定轉運小車時，按下剎車片即可。

（二）轉運小車的特性說明

1.托盤用于承載PT 手車，兩側設有直線軌道，轉運小車直線導軌的軌道前端突出部分可插入PT 手車高壓柜內，建立PT 手車與轉運小車的連接“橋梁”，確保PT手車在托盤上不會向一側偏斜。運行人員在直線導軌的輔助下，可以較為輕松地在PT 手車柜及轉運小車之間實現PT 手車的推拉操作。

2.轉運小車托盤初始高度為56mm，托盤可在一定范圍內上下調整，以對應不同貼地式PT 手車距地高度的差異。同時，千斤頂的電機配置有限位保護，在液壓千斤頂到達最高或最低點后電機會自動停轉。

3.PLC 控制器的托盤高度控制模塊具有手動及自動調節托盤高度的功能。在手動模式下，運行人員能夠通過PLC 控制器配套的托盤高度控制功能（上升、下降、停止按鈕）實現對液壓千斤頂的粗略調節，也可通過該界面輸入具體數值實現對托盤高度的精準調節。控制器在收到命令后，會根據所設定的高度精確控制電機轉動圈數，進而控制液壓千斤頂抬升的高度。在自動控制模式時，控制器可以根據測距傳感器所測得的高度差自動調節托盤到與PT 小車柜底齊平。

（三）轉運小車的使用說明

1.拉出貼地式PT 手車流程：首先由運行人員將轉運小車推至貼地式PT 手車柜門外，初始狀態的托盤在最低高度。自動模式下，通過兩個測距傳感器測出PT 手車柜底與托盤的高度差，PLC 一體機觸控電機控制器自動控制液壓千斤頂將托盤抬升至所測高度；手動模式下可由運行人員通過千斤頂拉桿或者托盤高度控制模塊進行手動調節托盤高度，目測托盤與PT 手車柜柜底是否齊平。然后由運行人員踩下后輪的剎車片固定住轉運小車，放平小車扶手，在直線導軌的輔助下拉出PT 手車。

2.推入貼地式PT 手車流程：首先由運行人員將轉運小車以及其上的PT 手車推至貼地式PT 手車柜門外，初始狀態的托盤在最低高度。自動模式及手動模式下對托盤高度的調整與拉出PT 手車時一致。高度調整完畢后，由運行人員踩下后輪的剎車片固定住轉運小車，放平小車扶手，在直線導軌的輔助下推入PT 手車。

四、結語

相較于傳統的徒手搬運，使用本文所設計的轉運小車能夠更輕松的將貼地式PT手車拉至小車上并可靠固定，又能夠通過推、拉轉運小車將PT 手車輕松轉運至需要的位置，預計節省人力50%，效率提高75%，整體功能可以達到預期目標（見圖5）。同時，轉運小車結構簡潔，各部分功能明確，連接牢固，經濟性與實用性并重，具備可復制性，具有實際推廣價值。