10kV中置式手车开关运转小车改良应用

摘要：运转小车是手车式高压柜的重要附件，但目前厂家对运转小车的设计重视不足，操作时难以与高压柜快速精确对接，且存在一定的安全隱患。文章从效率性、安全性、舒适性三方面对运转小车进行改良，使其实现水平及垂直方向双重调校，并防止操作过程中脱扣、坍塌等风险；经应用后表明，改良后的运转小车具有很强的实用性和推广性。

关键词：变电站；手车开关；运转小车；安全生产；手车式高压柜 文献标识码：A

中图分类号：TM592 文章编号：1009-2374（2017）02-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.014

1 概述

1.1 10kV中置式手车开关概述

高压开关指的是通过电力系统进行配电、输电以及进行保护、控制及通断的电器产品，是电力工业当中不可或缺的一部分。10kV高压开关柜是输配电系统中应用最广泛的电力设备，其还包括高压隔离开关、接地开关、高压操作机构等。当前我国市场上10kV输配电系统中的高压开关柜，其结构形式上主要分为旋转刀闸式（XGN）和手车式结构；而手车式结构又分为中置式和落地式两种，目前已经普遍采用中置手车式结构（简称中置式手车柜）替代传统的落地手车式结构，因此10kV中置式手车开关是常见的电力设备。

所谓手车是将高压开关嵌套在一个具有滑轮的小车型结构中，上下各有三相动触头，当将手车推入高压柜内的工作位置时，手车的动触头插入柜内的静触头，相当于合上两侧隔离开关；当需要更换或检修中置式手车开关时，运行人员需要使用10kV中置式手车开关运转小车将手车开关移出高压柜，保证了工作的安全性。

1.2 运转小车介绍与现状

运转小车是手车式高压柜的一个重要附件，它的作用是在开关柜安装调试及运行检修时，作为将开关手车移出柜外的载体。在安装调试阶段对运转小车的使用次数尤为频繁。运转小车由本体、轮子、承托平台、导向定位装置及水平调节手轮等组成，如图1所示：

中置手车式高压柜的运转小车主要有两种：螺杆式结构和挂钩式结构，日常使用的大多数为挂钩式结构。通过挂钩和导向杆实现运转小车与柜体的准确连接；通过调节手轮实现运转小车导轨面与柜体内导轨面一致性的调整。对运转小车功能的基本要求：（1）要易于实现运转小车导轨与开关柜内断路器手车的对接；（2）要求两者间连接的可靠，人力推拉断路器手车时，两者应紧密连接，不可脱离。

目前市场上针对手车开关本身的设计基本成熟，但生产厂家对运转小车的设计方面重视不够，其结构设计并不够合理，操作的性能一般，在日常使用操作中存在以下三个问题：（1）效率性。运转小车需要将中间挂钩和两侧导向杆与柜体准确连接才能顺利将手车开关推进柜内，位置哪怕差一点点也是无法顺利执行。然而当小车上放置了手车开关时，操作人无法直接观察到导向杆位置，只能靠监护人提示描述；加上小车的两个前轮是固定的，后轮才是万向轮，因此经常需要前后倒车才能准确插入，很考验技术而且费时。（2）安全性。首先将手车开关推入时，操作人员大腿容易误碰撞定位挂钩操作杆的末端，造成挂钩脱钩，运转小车和开关柜分离，严重时可能造成手车跌落，损坏设备或对操作人员造成伤害；其次，由于高压室地面不平整、不同高压柜长期运行后产生细微形变等原因，运转小车通常在接送小车开关时要通过水平调节手轮进行调校，实现运转小车导轨面与柜体内导轨面一致。但手轮大部分为硬质塑料材料，容易因老化而变得脆弱，一旦在调节过程中发生断裂，数百斤的手车开关坍塌会造成操作人员手指粉碎性骨折。（3）人机工效。现有大部分运转小车没有移动把手或把手位置很低，运行人员要弯着腰推车，不符合人机工效。

2 运转小车的改良设计

2.1 整体设计思路

改良现有的10kV中置式手车开关运转小车，设计图如图2所示：

（1）在承托平台与小车主体之间配置一套水平横向调校装置，配合手轮可以快速实现双重微调，提高操作效率；（2）在定位挂钩操作杆的末端增加闭锁装置，防止手车开关推入操作过程因操作人员腿部误触碰挂钩杆而造成开关与转运小车分离；（3）在手轮侧方安装可拆卸式的防护金具，保证即使手轮爆裂也不会因承托平台坍塌而对操作人员造成伤害；（4）增加小车把手，提高小车移动的稳定性。

2.2 水平横向调校装置的设计

日常操作运转小车时最难实现的就是与高压柜的快速对接，主要原因是操作人无法直接观察到导向杆位置，且为了手车开关位置准确，导向杆与高压柜导向孔之间几乎毫无间隙，因此丝毫的误差也会导致运转小车无法顺利插入高压柜。而这种误差主要是水平位移的误差，要进行横向调校，即在水平面上沿高压柜排列方向平行的方向调校，但现有的10kV中置式手车开关运转小车只有对其高度方向的调校机构，无法实现对其横向的调校，故本文尝试在小车上增加一套横向调校装置。

横向调校装置由平移板、滚珠丝杆、定位件及手摇把手组成，处于承托平台与小车主体之间，由于增加了一层装置，为了保证承托平台的高度基本和原来一致，方案将小车主体的上层钢板向下调节。

定位件分别安装于主体横向的两侧，滚珠丝杆的螺母分别与平移板连接，滚珠丝杆螺杆的一端分别与相对应的定位件转动连接。因高压柜门一般是向左开，故在横向调校装置右方设置手摇把手，与右侧的滚珠丝杆的螺杆连接。通过转动手摇把手以带动滚珠丝杆的螺杆转动，从而带动平移板与承托平台的相对运动，改变整个承托平台（包括挂钩、导向杆）与小车主体框架的横向相对距离，实现手车开关的精准对位。

原小车的承托平台与小车主体之间是由四角水平调节螺杆、调节座来固定及提供受力。由于增加了平移板，改为平移板与承托板之间通过四角水平调节螺杆及平移板上调节座连接及受力，而平移板与小车主体之间通过定位件固定及受力。当平移板移动时，螺杆也会相应移动，因此调节螺杆与小车主体上层钢板的连接处需要由固定圆孔扩宽为长条椭圆孔，使得调节螺杆可沿调节孔横向移动。

经现场测试，结构的改变不会对小车的承载能力造成影响，小车承托板在300kg的受力下依然牢固且能轻松进行水平横向及垂直方向调节。

因日常操作时位移一般很小，且为了避免承托板位移距离过大会导致装载手车开关时的小车不稳，故横向调校装置的位移设计为左右±2.5cm。

2.3 定位挂钩操作杆末端闭锁设计

使用中的定位挂钩操作杆与最初的结构相比经过了一些改进，现有的操作杆末端增加一个调整螺母，利用螺母旋转带来的摩擦力使操作杆与承托平台之间固定，并在承托平台底部增加了一个强制回位弹簧，使得挂钩在无外力作用下能自动回到锁止位置。然而调整螺母毕竟使用比较麻烦，不够直观，而且经实测，这两项措施难以阻挡较大的撞击力，故本文设计一个简单实用的旋转式闭锁装置用于闭锁挂钩操作杆。

在操作杆末端右侧通过螺丝固定一“凹”状金属片，金属片可以自由旋转，当需要操作挂钩杆或移动小车时，将金属片顺时针旋转使其处于自由态，操作杆可以左右自由移动；当小车挂钩插入高压柜内回到锁止位置后，将金属片逆时针旋转，凹位卡住操作杆末端，从而通过限位卡住操作杆禁止其移动，有效防止操作过程中人身误触碰操作杆导致挂钩脱扣。

2.4 防护金具设计

防护金具的厚度要和人体手指相匹配，安装拆卸具有便捷性，且不对小车升降幅度造成明显影响。改良后的运转小车在平移板上方增加承接防护金具，防护金具厚5cm，足以提供保护手指的所需空间，金具与承托板之间具有10cm以上的间距，在承托板处于最低高度时仍然能保证充分间隙。增加防护金具后，即使硬质塑料制成的调节手轮发生断裂，金具可以防止承托板突然压到平移板上，避免人手的受伤。

2.5 移动把手的改良

现有的小车没有配置移动时可以扶握的把手，运行人员移动空载的小车时只能抓着承托平台两个角；当小车上有手车开关时，运行人员更多地习惯于抓着手车的试验位置限位扣来推车，相当于通过手车来移动小车，这就全靠手车与小车之间的限位杆来受力，万一限位杆松脱或损坏，极容易造成手车开关的滑落，导致事故的发生。

因此，本文设计理念坚持增加运转小车把手，且把手固定在小车主体框架上平面中。引出两根镀锌金属管形成L型把手，把手上方以不超过承托板为原则，以免妨碍手车开关的检修。在金属管末端套上优质橡胶，进一步增加操作舒适性。

3 应用效果

经过不断吸收意见，几经改进，改良后的运转小车在广东电网有限责任公司江门供电局220kV新会巡维中心开展应用，半年操作下来，运行人员将运转小车与高压柜对接的平均耗时由2min缩短到30s以内。运行人员认为其在操作的可靠性、安全性、操作的簡易程度等方面均比原结构有较大的提升，在实际应用中得到运行人员的认同。

4 结语

综上所述，经本文研究改良设计出的10kV中置式手车开关运转小车，可以实现对承托板在水平横向与垂直方向的双重调校，以精准实现承托中置式手车开关与高压柜的对接，通过安装闭锁装置及防护金具，能有效防止操作过程中的脱扣、坍塌等风险，把手的设计进一步增加小车操作的舒适性。其改进方式简单直观、成本低，生产运维单位既可要求厂家在出厂阶段就优化，也可方便地对现有的小车进行改造，具有很强的推广性和实用性。

参考文献

[1] 刘大钦.10kV中置式高压开关柜匹配使用的手车结构的改进研究[J].机电信息，2012，（15）.

[2] 夏更生，李宁云.论10kV中置手车式高压柜运转小车的功能改进[J].魅力中国，2009，（18）.

[3] 蒋丽娟.10kV开关站设备与运行[D].浙江大学，2011.

[4] 张春华.中置手车式高压柜运转车结构设计改进[J].数字化用户，2013，（9）.

作者简介：吴卓文（1986-），男，广东新会人，广东电网公司江门供电局中级工程师，工程硕士，研究方向：电力管理。

（责任编辑：黄银芳）