变电站10kV 贴地式PT 手车转运小车的研究与设计

刘思 温焯飞 罗其锋 张粟

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528405）

目前，变电站10kV PT 的安装形式分为固定式、手车式、贴地式三类。其中固定式PT 固定安装在10kV 高压柜内，无法移动；手车式指将PT 安装在带滚轮的手车车体上，可通过推拉手车移动PT，并通过电气设备转运小车进行转运；贴地式指将PT 安装在无滚轮的底座上，通过底座在柜体底部的导轨上推拉实现PT 的移动。

本文旨在通过对10kV PT 柜及PT 手车结构、运行人员的操作流程等方面的研究，针对贴地式PT，找出一种能够提高转运PT 手车的效率及安全性的办法。

一、转运贴地式PT 的现状分析

10kV PT 是10kV 母线电压测量的重要设备，近年来，随着用电负荷的增大以及运行年限的增长，10kV PT 手车的操作次数呈递增趋势。以中山供电局为例，根据生产系统中2019 及2020 年留存数据显示，平均每个变电站每年需要进行大约8 次PT手车的转运检修工作，但是所有变电站均未配备对应的转运装置，从效率以及安全性考虑，这一现状严重影响了相关工作的开展。

部分老旧变电站的10kV PT 手车柜因设计问题，包含中柜、下柜两个PT 手车（见图1），中柜PT手车为手摇式，而下柜PT手车为贴地式（手车距离地面仅7CM，见图2）。运行人员在对下柜PT手车进行操作时极为困难，不便于开展工作。主要存在以下问题：

1.由于高度原因，传统10kV 开关检修车无法适用于下柜PT 手车。在PT 手车需要检修时只能靠运行人员蹲坐在地拉出，而手车本身质量重（约60kg），在拉出过程中有很大可能出现人员压伤或手车损坏的情况。

2.在进行10kV PT 检修或高压试验前，需对贴地式PT 手车进行较远距离的转运。受10kV 高压室内的柜体分布的限制，如要满足《安规》对检修及高压试验工作的安全要求，运行人员需要将贴地式PT 手车转运十多米距离才能开展相关许可工作。由于操作空间狭窄、手车质量大，全程需消耗熟悉设备操作且力气较大的4 名运行人员大约20 分钟才能完成，操作效率低下，人机工效极差。

3.由于重量及结构原因，操作及转运过程中出现设备损坏的风险较大，不仅可能会造成资产损失以及人员损伤，还可能导致设备停电时间延长，降低供电可靠性。

二、转运PT 手车方案比选

因为现存贴地式PT 手车多为在运变电站的10kV 设备，所以在设计方案时是从经济成本、时间成本以及可靠性三个方面进行综合考虑（预设等级为低、一般、高），最后选出最优方案进行执行。根据对现场的分析，转运PT 手车不方便的主要原因有两个，一是PT 手车不便于操作，二是PT 手车重量大。下述方案一、方案二针对的是第一个原因，方案三、方案四针对的是第二个原因。

（一）更换高压柜

即改造高压柜，将贴地式PT手车安放地点由下柜改到中柜，以适应馈线转运小车。

经济成本：需要重新采购高压柜，并对10kV母线进行停电施工，采购、施工成本高。

时间成本：需通过立项、审批、招标、实施等环节，且涉及到较长时间的母线停电，时间成本高。

可靠性：更换高压柜能够完全消除此类问题，但在施工过程中可能造成原有一次设备损坏，可靠性一般。

（二）增加滚轮

即将贴地式PT 手车两侧增加滚轮。

经济成本：需要厂家重新调整PT 手车结构，并立项购置或者改造现存PT 手车，经济成本一般。

时间成本：需通过立项、审批、招标、实施等环节，时间成本高。

可靠性：解决了PT 手车转运问题，却会出现固定措施不足运行中的PT 手车滑出工作位置的风险，可靠性低。

（三）增设起重机

即在10kV 高压室增设起重设备。

经济成本：需要对高压室进行施工改造，经济成本高。

时间成本：需通过立项、审批、招标、实施等环节，时间成本高。

可靠性：需要定期保养，且起重机一旦在工作过程中发生故障，可能会影响高压设备的安全运行，可靠性较一般。

（四）研制转运小车

即另外设计一款针对贴地式PT 手车的转运小车。

经济成本：可独立设计、制造，无需联系厂家，经济成本低。

时间成本：转运小车结构简单，无需另外进行立项流程，时间成本低。

可靠性：无需对在运的10kV设备进行改造，仅用于贴地式PT手车转运，可靠性高。综合上述四种方案的优劣，最终决定在研制转运小车这一方向上进行讨论及设计。

三、转运小车的结构及操作说明

根据方案，结合现场勘查及运行人员的操作习惯，最终设计出一种变电站10kV贴地式PT 手车转运小车，该转运小车主要由托盘、液压千斤顶、直线导轨、扶手、PLC 一体机触控电机控制器、小车底盘、伸缩运动机构、底盘加强筋、前轮、后轮这10 个部分组成，下图3 为转运小车结构分解图，下图4 为转运小车尺寸图。

（一）转运小车的结构说明

1.PLC 一体机触控电机控制器：该控制器可以控制伸缩运动机构中直流电机的启停，控制器配套的液晶屏上是包括蓄电池电量以及托盘高度控制模块的交互界面。在控制器底部配置两个测距传感器，两个测距传感器能够分别测量托盘到地面和到PT 小车柜底的高度，所测得的高度差会反馈到液晶屏上。

2.伸缩运动结构：伸缩运动机构固定于小车底盘上，由蓄电池、直流电机、减速器和传动连杆组成。蓄电池配有充电接口，并为电机供能。电机带动传动连杆旋转，减速器增大电机的扭矩，提高控制精度。传动连杆连接在液压千斤顶的操作把手上，电机转动时通过传动连杆带动液压千斤顶操作把手，实现电动操作，拆卸传动连杆后，液压千斤顶可手动操作。

3.托盘：与PT 手车直接接触部分，用于承载PT 手车。结实耐用，可由千斤顶进行高度调整。

4.千斤顶：可通过配套摇杆进行升降操作，调节托盘高度并承担PT 手车刚刚转运到小车上时的重量，该结构最大承载容量达2000kg，能够承载任何10kV PT 手车而不变形，待PT 手车完全转移到托盘上以后再降落到底盘上。

5.直线导轨：直线导轨由导轨和滑块组成。4 个滑块与托盘的四边用螺栓固定在一起，分别插入4 个导轨内，保证托盘通过滑块可在导轨上光滑上下移动而不发生偏移或者倾斜。

6.小车底盘：是小车各主要零部件的安装平台，用于统合转运小车各部件功能，起到承载和固定的作用。

7.底盘加强筋：用于加强底盘的承载能力、刚性强度以及使用寿命。

8.扶手：用于推动或者拉动转运小车。通过转轴与小车固定连接，能够在0°-90°之间自由调节，便于运行人员在不同场景下进行角度调整，避免出现阻碍PT 手车操作的情况。

9.前轮及后轮：前轮为定向轮，位于转运小车前端两侧，可以有效降低小车车身高度；后轮为万向轮，带刹车功能，位于转运小车底盘后侧的抬高部分。运行人员需要推拉转运小车时，抬起后轮刹车片，需要固定转运小车时，按下刹车片即可。

（二）转运小车的特性说明

1.托盘用于承载PT 手车，两侧设有直线轨道，转运小车直线导轨的轨道前端突出部分可插入PT 手车高压柜内，建立PT 手车与转运小车的连接“桥梁”，确保PT手车在托盘上不会向一侧偏斜。运行人员在直线导轨的辅助下，可以较为轻松地在PT 手车柜及转运小车之间实现PT 手车的推拉操作。

2.转运小车托盘初始高度为56mm，托盘可在一定范围内上下调整，以对应不同贴地式PT 手车距地高度的差异。同时，千斤顶的电机配置有限位保护，在液压千斤顶到达最高或最低点后电机会自动停转。

3.PLC 控制器的托盘高度控制模块具有手动及自动调节托盘高度的功能。在手动模式下，运行人员能够通过PLC 控制器配套的托盘高度控制功能（上升、下降、停止按钮）实现对液压千斤顶的粗略调节，也可通过该界面输入具体数值实现对托盘高度的精准调节。控制器在收到命令后，会根据所设定的高度精确控制电机转动圈数，进而控制液压千斤顶抬升的高度。在自动控制模式时，控制器可以根据测距传感器所测得的高度差自动调节托盘到与PT 小车柜底齐平。

（三）转运小车的使用说明

1.拉出贴地式PT 手车流程：首先由运行人员将转运小车推至贴地式PT 手车柜门外，初始状态的托盘在最低高度。自动模式下，通过两个测距传感器测出PT 手车柜底与托盘的高度差，PLC 一体机触控电机控制器自动控制液压千斤顶将托盘抬升至所测高度；手动模式下可由运行人员通过千斤顶拉杆或者托盘高度控制模块进行手动调节托盘高度，目测托盘与PT 手车柜柜底是否齐平。然后由运行人员踩下后轮的刹车片固定住转运小车，放平小车扶手，在直线导轨的辅助下拉出PT 手车。

2.推入贴地式PT 手车流程：首先由运行人员将转运小车以及其上的PT 手车推至贴地式PT 手车柜门外，初始状态的托盘在最低高度。自动模式及手动模式下对托盘高度的调整与拉出PT 手车时一致。高度调整完毕后，由运行人员踩下后轮的刹车片固定住转运小车，放平小车扶手，在直线导轨的辅助下推入PT 手车。

四、结语

相较于传统的徒手搬运，使用本文所设计的转运小车能够更轻松的将贴地式PT手车拉至小车上并可靠固定，又能够通过推、拉转运小车将PT 手车轻松转运至需要的位置，预计节省人力50%，效率提高75%，整体功能可以达到预期目标（见图5）。同时，转运小车结构简洁，各部分功能明确，连接牢固，经济性与实用性并重，具备可复制性，具有实际推广价值。