配電網(wǎng)多功能設備存放柜的設計與應用

郭銳 路嶠 王志童 計夢瑤 張曉峰

在配電網(wǎng)維護與保養(yǎng)過程中常常需要進行更換，配電站常采用站內(nèi)配件儲存的方式對斷路器進行富余的配備[1]。然而，由于保存方式及條件等客觀限制而容易使得斷路器受到潮濕甚至是浸水等問題的困擾，客觀上降低了斷路器的使用壽命，甚至是完全失效。這就需要對配電站站內(nèi)儲存柜進行開發(fā)與設計并進行進一步的規(guī)范化管理。

一、多功能備用開關柜的功能需求分析

（一）開關儲存現(xiàn)狀及存在的問題

在配電網(wǎng)維護的過程中所需要的斷路器一般采用原地存儲或集中存儲等兩種方式來予以實現(xiàn)。原地存儲則主要針對于具有室內(nèi)條件的配電站，在配電站室內(nèi)規(guī)劃一定的區(qū)域對包括斷路器在內(nèi)的常用元器件進行現(xiàn)場存儲，施工人員根據(jù)實際需求進行現(xiàn)場選取使用，當配貨存量不足時由大庫進行統(tǒng)一的調(diào)配[2]；集中存儲主要是指以縣級或以上配電網(wǎng)管理部門為主體建立集中備料儲存?zhèn)}庫，當維養(yǎng)過程中需要使用或更換斷路器時由現(xiàn)場施工人員提出使用需求，由大庫統(tǒng)一調(diào)配相關的物資，再由施工人員領取并帶到施工現(xiàn)場進行更換與使用。由于集中存儲倉庫建設規(guī)模較大、投資較高，進而能夠有效保障存儲的合規(guī)性，對元器件的使用壽命沒有明顯影響，而部分開閉站配電室采用室內(nèi)原地存儲的方式對包括斷路器在內(nèi)的常見元器件進行存儲。

（二）功能需求分析

基于實際的功能規(guī)劃以及現(xiàn)場施工需求，多功能存放柜在具體的設計中需要具有如下的基本功能。第一，多功能存放柜需要具有除濕功能。電氣開關對于存儲條件中的空氣濕度較為敏感，如果濕度過大容易產(chǎn)生銹蝕，進而影響開關的靈敏度甚至是增加額外的電阻，產(chǎn)生發(fā)熱、跳電等故障。該功能需要通過安裝智能除濕器來予以實現(xiàn)，設定溫度和濕度的動作參數(shù)，通過除濕器的傳感器探頭，除濕器液晶屏顯示柜內(nèi)實時溫度和濕度，從而實現(xiàn)濕度與溫度直觀可調(diào)，避免斷路器受潮腐蝕老化短路。第二，多功能存放柜需要具有防塵功能。現(xiàn)場儲存條件下的安裝條件較為惡劣，周圍環(huán)境更容易產(chǎn)生灰塵。在具體的實現(xiàn)方面可以通過“兩步走”的方式來進行：其一是在多功能存放柜柜門裝有密封條，進行防塵保護；其二是利用獨立包裝對其內(nèi)存儲的開關設備進行包裹。通過上述兩種方式能夠將防塵效果提高到最大。第三，多功能存放柜需要具有試驗便捷性。在具體的實現(xiàn)層面上，多功能存放柜后部裝有斷路器觸頭盒，備用開關斷路器通過底盤車可搖至工作位，動觸頭和靜觸頭連接，斷路器做特性試驗時，試驗人員操作方便。第四，多功能存放柜需要具有轉運便捷性。開關在安裝過程中需要經(jīng)過搬運與轉移，這一過程需要不斷地調(diào)整轉運小車的高度以適應安裝高程。多功能存儲柜在設計的過程中應該對高度設置進行有效的關注。

二、產(chǎn)品的設計與實現(xiàn)

結合多功能備存放柜的實際需求以及配電站現(xiàn)場配件的存儲規(guī)范，在多功能備存放柜的設計與實現(xiàn)過程中主要包括了內(nèi)外箱尺寸設計、試驗裝置設計以及除濕系統(tǒng)設計等三項主要內(nèi)容，其他諸如承重結構、轉輪、電源等并非本文研究的重點[3]。

（一）內(nèi)外箱尺寸設計

內(nèi)外箱尺寸設計主要是指對箱體外部尺寸及內(nèi)部空間進行設計與規(guī)劃。在外部尺寸上，柜體的總體規(guī)格為800*687*1500cm，側上部安裝觸頭盒，向外延伸30*687*50cm。在內(nèi)部空間上，存儲柜分為上下兩層結構。其中上層結構尺寸為800*687*700cm，為除濕防塵室，正向柜門配備提拉式門鎖把手，并配備密封膠墊，隔絕空氣的流通，以達到防濕、防塵的目的，底部隔板除了與除濕器連通之外，同樣采用密封布局的方式進行構建。下層結構尺寸為800*687*800cm，為開放存儲空間，可以用于存儲部分對于存儲條件無特殊要求的元器件和基本維養(yǎng)工具。同時，下層柜體內(nèi)置了除濕器，可以用于存儲需保持干燥的元器件，并保障其自身散熱的有效性，避免溫度過高。在具體的設計安排中，內(nèi)部頂部內(nèi)置一臺除濕器，側面外壁以及底部開設散熱孔，同時預留帶3C認證的鋼化玻璃作為觀察口，可以用于觀察除濕器的工作狀態(tài)并進行相關的設置。存儲柜底部在四個角落分別安裝有直徑為10cm的帶有剎車的萬向轱轆，用于柜體的整體移動與固定。除此之外，在非觀察口的側面安裝有接地螺栓在必要時可以將柜體與墻面進行固定，提高固定強度。具體設計如圖1所示。

圖1 內(nèi)外箱尺寸及設計圖

（二）試驗裝置設計

試驗裝置設計的核心在于可以在不移動或不大范圍移動備用開關的情況下，對開關的有效性進行測試。總體的設計思路是開關在存儲柜中以預安裝的方式進行存儲，既開關以安裝非固定的方式連接在箱體預留的開關接口處，在存儲柜外側提供2組安裝觸頭盒。值得注意的是，按照設計的目的性要求，該存儲柜可以對6組開關進行同時存儲，試驗是可以按照不同的跨接方式對不同開關進行現(xiàn)場試驗，在施工人員需要進行現(xiàn)場試驗時，試驗設備僅需要通過與觸頭盒進行連接便可以構建試驗通路，對開關的有效性進行試驗與評價。此種設計方式極大地降低了現(xiàn)場試驗的人工需求，并有效地縮短了所需時間。與此同時，由于試驗中不需要搬動開關設備，也不需要進行二次連接，既保障了現(xiàn)場操作人員的生產(chǎn)安全，又能夠避免可能會對開關設備造成的損傷。具體的連接方式設計要點如圖2所示。

圖2 試驗裝置連接設計圖

（三）除濕系統(tǒng)設計

為保障上層箱體內(nèi)的除濕效果，本設備在下層箱體中內(nèi)置了除濕器一臺。根據(jù)存儲箱體的尺寸與除濕需求，除濕器選擇工業(yè)級小型除濕器沃頓WT-H500（該設備由深圳市沃頓電氣技術有限公司提供）。該除濕器能夠的啟動功率為15W，能夠有效對3立方米內(nèi)的密閉空間中的空氣水分進行去除，除濕器通過密封軟管與上層儲存空間連接，并將空氣濕度感應器采用外接的方式內(nèi)置于上層存儲空間底部。排水管以軟管形式經(jīng)由側面散熱孔伸出，接入放置在存儲柜邊緣的塑料桶內(nèi)，防止排水對配電站內(nèi)其他裝置可能產(chǎn)生的危害。其內(nèi)的水分一般經(jīng)自然蒸發(fā)而去除，如果存在存水則可以由現(xiàn)場施工人員進行清理。該款除濕器內(nèi)部整合了空氣濕度檢測、自動啟動等智能功能，故而對于除濕功能不需要進行二次設計。同時，針對除濕器的應用特征在安裝時與其與側柜的鋼化玻璃觀察口之間的高度進行對其安裝，方便現(xiàn)場操作人員對除濕器進行操作并對其工作狀態(tài)進行觀察。

三、產(chǎn)品應用效果與優(yōu)勢分析

（一）產(chǎn)品應用及效果

本設備并不需要現(xiàn)場安裝，應用較為簡便。在具體的配變電站應用中，僅需要將箱體設備整體運輸至存儲場地，按照開關安裝高度施工建設高程臺，后將設備放置其上進行固定后接通電源便可以投入使用。依次按需求將包括開光裝置的配變電站需求常備配件放置其中，設置適宜的濕度閾值（一般為系統(tǒng)默認參數(shù)），緊閉設備外門后便可[4]。

從上述的安裝與應用過程中不難發(fā)現(xiàn)，該設備的使用較便捷，首次布置由于需要涉及設備的運輸與固定的操作，一般需要4個人工進行現(xiàn)場操作。而后續(xù)對于配件的取用與補充則僅需要1名現(xiàn)場操作人員，考慮到配電站維養(yǎng)與安全生產(chǎn)要求也僅需要2名操作人員進入現(xiàn)場操作便可。為了進一步證明，本設備的有效性，本文在實際布置應用的基礎上，對其存儲有效性、應用便捷性以及操作人員滿意性等三個方面對其應用效果進行評價。其中存儲有效性以開關設備是否失效為評價標準，便捷性以及滿意性指標以現(xiàn)場操作人員的現(xiàn)場評分為準。其中0分為十分不便/不滿意，10分為十分便捷/滿意。在現(xiàn)場試驗中，在全省范圍內(nèi)共布置多功能備存放柜一百臺，其中有83臺涉及相關的維養(yǎng)操作，可以作為評價標的納入其中，具體結果如下表所示：

由表1中的結果不難發(fā)現(xiàn)，利用多功能備存放柜對開關設備進行存儲，全部開關均保存良好，未出現(xiàn)失效與損壞的情況；針對便捷性的評價結果顯示，現(xiàn)場操作人員對于便捷性的評分最低分為7分，最高分為10分，平均分為9.1分，方差為0.46。這一結果表明絕大部分現(xiàn)場施工人員認為多功能備存放柜的使用較為便捷，能夠顯著的提高工作效率，并保障施工安全。其中針對現(xiàn)場試驗的便捷性提高最為顯著；在滿意度方面，評分最低分為6分，最高分為10分，平均分為8.3分，方差為0.67。該結果表明大部分員工均對多功能備存放柜的應用表示滿意，尤其是針對利用小車進行開關轉移環(huán)節(jié)的滿意度最高，也有部分員工認為現(xiàn)場存儲不利于配電站內(nèi)的空間布局，進而存在一定程度的滿意度下降。

表1 多功能備存放柜應用效果評價結果統(tǒng)計表

（二）產(chǎn)品優(yōu)勢分析

本產(chǎn)品的應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面。一是應用便捷。采用萬向輪的方式對其進行構建，對于多功能柜體的首次布置與后續(xù)的可能移動提供了有效的便捷性。萬向輪自帶剎車鎖死功能，在布置完成后，如果地面平緩則可以采用萬向輪自帶的剎車功能予以固定，如果現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，還可以通過固定螺栓的方式將柜體與墻體進行固定；二是試驗便捷。在轉運及安裝實際操作中，能夠利用外部接口直接進行有效性試驗，進而保障了設備在安裝后的有效性與可靠性，同時避免了試驗過程中的拆裝，提高了試驗的效能；三是免維養(yǎng)性。在維養(yǎng)上，除濕系統(tǒng)具有自動報警功能，如果出現(xiàn)故障或上層存儲空間空氣濕度超出范圍則會自動報警。其他設備的維護上除了出現(xiàn)人為或不可抗力的損壞外，密封膠條的使用壽命在5年以上，僅需要定期進行更換便可保障多功能柜的長期有效。

總結

針對需求與現(xiàn)實之間的不匹配，本文開發(fā)了一款具有除濕功能的密封多功能存儲柜，詳細介紹了此種設備的功能需求、設計與實現(xiàn)，并采用現(xiàn)場布置測試試驗的方式對其有效性、便捷性與滿意度等指標進行分析；與此同時，根據(jù)現(xiàn)場施工人員的反饋，該設備投入使用后，能夠提高現(xiàn)場試驗的效能，降低人工投入，在便捷性以及滿意度方面取得了優(yōu)異的成績。通過本文的研究認為除濕條件下配電網(wǎng)多功能備存放柜具有較高的推廣與應用價值。