开关柜多功能成套操作工具箱的研制

梁 晟，冯若愚

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

开关柜多功能成套操作工具箱的研制

梁 晟，冯若愚

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

上海地区在开关柜手车以及隔离开关、接地闸刀手摇操作过程中一般存在操作手柄种类多，容易带错；部分高压开关柜手车结构不合理，手柄与地面之间距离太短；变电站内所有转动手柄多为“Z”形结构，旋转时受力点不在同一轴心容易发生手柄滑出，进而可能引发动静触头之间长时间放电现象。为解决这些问题，开发了一种新的开关柜多功能成套操作工具箱，该工具箱具有泛用性的结构，操作方便，安全系数高的特点。

开关柜；多功能；成套；工具箱

随着我国电网建设的飞速发展，开关柜生产厂家也剧增，目前在110 kV及以下高压开关柜手车操作中使用较多的是手动摇把式，摇把种类较多，操作时需要携带多种工器具，运维人员在手车摇进摇出过程中经常发生“脱把”现象，这不但会大大降低倒闸操作的效率，严重时还可能会造成人身伤亡等事故。

上海地区开关柜手车及隔离开关、接地刀闸手摇操作过程中一般存在以下问题：(1)操作手柄种类繁多，容易带错；(2)部分高压开关柜手车结构不合理，手柄与地面之间距离太短；(3)变电站内所用转动手柄多为“Z”形结构，旋转时受力点不在同一轴心容易发生手柄滑出，进而可能引发动静触头之间长时间放电现象。以青浦地区为例，30多座35 kV开关站内转动手柄都绝大部分为“Z”形，另外ABB电气公司生产的35 kV ZS3.2铠装式金属全封闭型高压开关柜手车操作孔与地面距离仅为32 cm。

为了提高电力部门的抢修维护高效性，需要研制一种新的开关柜成套操作工具箱来解决摇手柄设计形状不合理、“脱把”以及通用性差等问题，具有重要的现实意义与应用价值。

1 方案设计

日常的运维检修与抢修工作对工器具的各项要求较高，新开发的工具必须在安全性、施工质量方面达到要求，且有利于作业人员操作，能在较短的时间内完成作业。因此，新开发的操作工具必须具备以下条件：操作手柄具有相当的泛用性，能满足大部分作业要求；操作手柄应保证有足够的机械强度，防止在操作过程中发生变形、断裂；结构简单，携带方便，使用简便。

1.1 开发流程

新工具的开发流程如图1所示。参照开关柜作业工器具的一般开发流程和《10 kV KYN型铠装移开式户内交流封闭开关柜维护检修导则》，首先进行原理设计和材料选择，制作出样品；然后对样品进行电气试验和机械试验，若试验不合格，则重新进行设计，直至符合试验要求；最后在变电站内进行试用，对存在的问题进行修正[1]。

图1 工具开发流程

1.2 操作手柄设计

操作手柄的结构如图2所示，包括手柄、手柄加长杆、力矩手柄杆、接头插口等5个部分。根据《10 kV KYN型铠装移开式户内交流封闭开关柜维护检修导则》的要求，将接地操作杆套在接地轴上时，在90°范围内作顺时针和逆时针旋转各部分应旋转灵活，不得有卡滞现象。考虑到开关柜的各个型号以及规格。将操作手柄长度为0.15 m，手柄加长杆长度为0.1 m，用来增加操作距离，保证足够的安全距离。力矩手柄杆长度为0.4 m，可以左右滑动调整力臂，保证操作人员能较省力地进行相关操作。接头插口采用弹簧卡口的结构，从而方便接头更换，接触牢靠；同时，绝缘杆必须达到一定的机械强度，防止在操作过程中发生变形和断裂手柄是采用硬度达到HRC 28-32的40Cr钢一次成型制成，能够满足机械强度的要求。进行开关柜作业时，鉴于各类开关柜式样差异，且接地闸刀操作孔离地位置不一，尤其是ZS3.2铠装式金属封闭性高压开关，操作孔离地距离仅为32 cm，因此操作人员必须弯下腰很变扭的进行工作，不仅操作起来不方便，而且使得施工人员发不上力，有一定的施工难度。为了解决这些问题，将接头套筒设计成万向接头，这样接头即可实现万象转变，方便在各种情况下实施操作。

图2 操作手柄结构示意图

1.3 接头设计

结合青浦地区目前变电站内各个开关柜手车、隔离开关的结构，同时保证操作工具的多功能性，此次接头分为接地闸刀接头以及储能接头以及箱变接头共计3大类。

接地闸刀接头规格如图3所示。基本满足青浦了各个金属铠装式开关柜的需求，其中极大部分为KYN28A-12，

图3 接地闸刀接头规格示意图

储能接头规格如图4所示。由上至下分别是适用于电容器开关以及VD5开关的储能接头，适用于站用变开关SM6的储能接头，适用于VD4开关的储能接头。

图4 储能接头规格示意图

箱变接头规格如图5所示。

图5 箱变接头规格示意图

1.4 材料选择

操作手柄和接头的材料要有耐腐蚀、机械强度大、质轻的特点，因此选择40Cr钢是一个最优的选择。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。

2 应用效果

根据设计方案，万向操作手柄和接头实物如图6所示。将40Cr通用开关柜多功能成套操作工具送到上海工程技术大学进行试验，并出具检测报告，试验结果显示此操作棒机械强度符合既定的要求，可以进行试用。

图6 万向操作手柄与常用规格转接头

为检查应用效果，在35 kV胜利站内进行试验，如图7所示。作业人员至变电站内根据现场开关柜类型迅速匹配到了操作箱内接头，组装完毕后即对该接地闸刀进行操作，通过改变力矩手柄杆的长度，尽可能的增加了力臂，使得操作过程流畅，一次成功。随后又对站内站用变开关进行了断路器储能测试，鉴于高度与操作舒适度问题，此时取下力矩手柄杆，通过加长后的手柄直接进行操作，储能过程中并未遇到卡涩等状况，顺利的完成了断路器本体储能。

图7 变电站的应用

通过试验，体现出万向操作手柄使用方便的特点，施工前无需再花费时间去安全工器具箱内寻找对应的操作工具，且符合安全规定，从进站工作开始计时至工作结束总耗时16 min，远比无操作工具箱时的耗时30 min节约了14 min，达到预定目标。

3 效益分析

该操作工具箱组装简单，成本低廉，维护费用较少。如进行变电站或者开关站的抢修，老站内常常会发生操作手柄不匹配或者找不到的情况，此时再去取回相应的工器具不仅降低了工作效率，更是增加了抢修的时间，增加了居民的停电时间，影响国家电网的社会责任。同时将春秋季繁忙时期多台开关柜日常检修工作时间从原来90 min缩短至30 min。

自行研制的开关柜成套操作工具箱，解决了市面上现有的成套操作工具型号不齐全，不符合供电公司现场实际这一系列问题。同时实现了接地闸刀、储能、操作一体化，大大减少了工作人员工作强度，减轻了配置操作工具的花费，提高了员工工作效率，减少了抢修时间。

4 结语

为优化解决开关柜手车以及隔离开关、接地闸刀在操作时遇到的一系列实际问题，开发了适合于变电运维抢修多功能成套操作工具箱，该操作工具满足机械强度的要求，携带方便，操作简单，不受现场条件影响，弥补了操作工器具不齐全的缺点，具有一定的经济效益和社会效益。

[1] 上海市电力公司组编．国家电网公司电力安全工作规程变电部分[M]．北京：中国电力出版社，2014．

DevelopmentofSwitchgearMulti-FunctionalKit

LIANG Sheng，FENG Ruoyu

(State Grid Qingpu Power Supply Company, SMEPC, Shanghai 201799, China)

Various types of operating handles makes us bring the wrong tool easily in operating the switchgear trolley, the disconnecting switch and the earthing switch in Shanghai. Moreover, some of the high-voltage switchgear trolley structure is unreasonable; the distance between the handle and the ground is too short; the rotary handle used in substation is in Z-shaped structure; the handle is prone to slide for the rotation of the force point is not at the same axis, which may lead to the long-time discharge phenomenon between the static and dynamic contact. In order to solve this problems, a new multi-functional kit is developed, which has advantages of versatile structure, convenient operation, and high safety coefficient.

switchgear; multi-function; complete set; toolbox

10.11973/dlyny201705039

梁 晟(1989—)，男，助理工程师，从事电力企业变电设备运行维修工作。

TM76

B

2095-1256(2017)05-0653-04

2017-08-23

(本文编辑：杨林青)