論文關鍵詞:10KV配電系統 高壓開關柜 結構設計

　　論文摘要：目前國內市場10KV配電系統高壓開關柜,其結構形式逐步從落手車式發展為中置手車式。這一行業技術人員來說,較多關注開關柜結構、電氣性能、開關使用可靠性等。長期技術實踐發現,生產廠家對中置手車式開關柜一個重要輔件——運轉車設計重視不夠,運轉車結構設計不合理,操作性能不好,有些會導致斷路器手車底盤車變形,使開關柜無法正常工作。本文就當前市場上主流中置柜運轉車結構特點及優缺點加以分析,并對改進方法進行初步探討。

 
　　1.引言 

　　在電力系統中,l0kV高壓開關柜的應用極其廣泛。由于電力系統用戶的需求五花八門,作為制造廠家,我們不得不針對用戶的需求,為用戶量身定做。這就要求我們必須真正深刻地理解相關的國家標準、部頒標準和標準柜型的設計要求。 

　　高壓開關是指用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用,電壓等級在3.6kV~550kV的電器產品,主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、高壓自動重合與分段器,高壓操作機構、高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。高壓開關制造業是輸變電設備制造業的重要組成部分,在整個電力工業中占有非常重要的地位。 

　　2.目前主流運轉車結構特點及性能比較 

　　2、1主要結構型式 
　　經了解,中置手車式高壓柜運轉車,主要基本類型有兩種:螺桿式結構和掛鉤式結構。螺桿式結構,主要體現:

(1)螺桿實現運轉車與柜體連接;

(2)螺桿傳動,實現斷路器手車從柜體內進出;

(3)斷路器手車運轉車上升降由螺桿裝置驅動。這種結構代表是西門子公司中置柜運轉車。掛鉤式結構,主要體現:

(1)掛鉤和導向桿實現運轉車與柜體連接;

(2)調節手輪,實現運轉車導軌面與柜體內導軌面一致性調整;

(3)掛鉤式運轉車沒有提升機構,需靠人力將斷路器手車放置運轉車或柜內,再運轉車實現斷路器手車進出。這種結構代表是ABB公司中置柜運轉車。 

　　2、2優缺點對比 
　　相掛鉤式運轉車,螺桿式運轉車提供了比較完善使用功能。但國內生產廠家選用螺桿式運轉車并不普遍,主要原因是螺桿式運轉車結構比較復雜,機加工零件較多,生產成本高,同時,與開關柜配套運轉車所需數量較少,許多廠家并沒有運轉車上投入更多設計,重視不夠。掛鉤式運轉車功能上不及螺桿式,但因其結構簡單,易于加工制造,成本低廉,到了生產廠家廣泛選用。,現場實踐及對掛鉤式運轉車設計分析,發現目前常規掛鉤式運轉車均存一定缺陷,這種缺陷會對斷路器手車造成潛損害,增加維護工作量,會引起非正常停電時間延長。下面,對當前主流掛鉤式運轉車缺陷進行了初步分析,并給出了一種可行改進方法。

　　3.常規掛鉤式運轉車結構分析 

　　3、1掛鉤式運轉車兩種常規結構 
　　第一種結構常見于由敷鋁鋅板加工組合而成中置柜,柜內生產廠家大多與ABB公司生產ZS系列中置柜結構相類似,可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。這類運轉車存下列缺點:

(1)運轉車上兩個導向桿只起導向作用,不受力。也就是說,運轉車與開關柜體間僅靠掛鉤一個點連接一起。

(2)使掛鉤順利插入柜體內,設計上,必須留有一定間隙,以方便操作。推拉斷路器手車時,間隙反映運轉車導軌與柜體導軌之間。

(3)經長期使用后,撞擊力作用下,柜體上與掛鉤連接處,以及運轉車上掛鉤軸會變形,這種變形導致了兩導軌間間隙進一步擴大。間隙越大,撞擊力越大,兩者間形成惡性循環,最后導致運轉車不能使用,或嚴重影響運轉車使用安全。 

　　第2種結構常見于柜體由型鋼與金屬板件組裝而成中置柜。這類柜體也可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。這種結構可以消除兩導軌間水平間隙,設計上卻存一個垂直高度差,它導致了更大撞擊力。同時,使用時如不仔細調整,會使垂直高度差變更大。從使用效果來看,這種結構同前者比,操作性及安全性更差。 

　   3、2運轉車結構對實際使用影響 
　　通過現場調查和分析對比,發現運轉車結構對中置柜操作性能影響是漸進,影響巨大。其主要表現兩個方面:

(1)對操作性和使用安全性影響:這種影響產品交付前期影響并不顯著,時間推移,影響越來越明顯,運轉車操作性和使用安全性大大降低。

(2)對斷路器手車影響:這種影響主撞擊力造成,撞擊力導致斷路器手車車輪變形。安裝及現場調試階段,對斷路器手車推拉操作次數最多,車輪變形往往是這一階段出現。車輪變形導致手車推拉困難,會將斷路器手車卡死運轉車或柜體導軌內。是例行停電維修時出現此種故障,必然會延長停電時間,形成不能按時供電事故。統計發現,產品投運前,約有10%~20%手車輪存不同程度變形,每個工程中約有一、二臺變形較大影響正常操作,需維修處理。 

　　4.對10KV配電系統高壓開關柜結構設計改進的措施

 
　　針對上文所述運轉車存問題,我們設計了一種改進方案,這種方案著重解決了上文所述掛鉤式運轉車存各種缺陷,主要表現以下幾個方面: 

　　(1)消除柜體導軌與運轉車導軌之間間隙,避免產生撞擊力,結構上,確保當運轉車靠緊柜體時,運轉車導軌與柜體導軌可靠接觸,基本無間隙。 

　　(2)特別設計了鎖定裝置:利用磨擦自鎖原理,一個特別設計凸輪裝置,可以實現運轉車鎖定。其工作方式為:凸輪未鎖定前,彈簧作用下掛鉤與柜體接觸面間有一定操作間隙,可以使運轉車掛鉤順利插入并鉤住柜體。逆時針轉動凸輪,消除操作間隙,將運轉車與柜體可靠鎖定,推拉斷路器手車時,無需再靠人力頂住運轉車,操作可靠性以提升。同時,為保證掛鉤轉軸不因受力變形,將掛鉤轉軸處改為腰形孔,鎖定前,彈簧將掛鉤向前拉,保證了掛鉤與柜體正常操作間隙。 

　　(3)操作間隙調整:一段時間使用后,掛鉤及凸輪會磨損,間隙增大,會降低鎖緊力,針對可能出現這種情況,凸輪與運轉車之間,增設了調整墊。調整墊可以作為配件,由用戶需要自行添加。 

　　5.結語 

　　通過試驗和使用綜合評價是:

(1)改進成本:如上所述,與原結構相比,改進后并沒有增加太多零件,新增成本相開關柜而言,可以忽略不計。另外,還可對已出廠運轉車進行改造,提高運轉車操作可靠性。

(2)改進效果及用戶反映:將改進后運轉車交用戶試用后,到了用戶肯定,他們認為,操作可靠性、安全性、操作簡便程度以及對斷路器手車保護等各方面,均比原結構有較大提升。