关于复杂环境下高压隔离开关吊装装置的研制

沈中亮　严俊　张磊　齐香林

摘 要：在电力系统中，由于隔离开关的吊装环境比较复杂，有时大型起重装置无法进行现场起吊作业。本文通过对隔离开关吊装环境以及各种小吊机的资料进行分析，提出了一种小型起吊机的设计方案。

关键词：高压隔离开关;起重机;快速装拆

在电力系统中，变电站内的高压隔离开关由于运行时限渐长、锈蚀严重、缺陷增多以及主导电回路容量不够，严重影响供电可靠性，迫切需要对运行已久的隔离开关进行相应的技术改造。而在改造过程中，为了不影响用户供电，通常采用改造间隔转检修，其他间隔继续带电运行的方式开展工作。在这样运行方式下，往往会遇到改造设备距离带电设备距离太近，不能满足现场起重装置吊装所需的安全距离，给正常的检修工作带来了不便。特别是在邻近间隔无法陪停的运行方式下，大型起重装置无法进行现场起吊作业，受到较大的限制。为了实现隔离开关在复杂环境下的安装与维修，我们结合施工现场所遇到的难点，计划设计和研制一种用于复杂环境下隔离开关吊装的装置，以便为电力设备的检修与维护提供强有力的保障。

根据设计要求，在参考了多种小型起重机的相关资料后，结合110kV高压隔离开关的吊装环境，笔者认为将起吊机安装在隔离开关安装基座上，稳定性较好，不受地面环境限制，更能适应复杂环境，而且可以实现三人装拆，满足实際的使用要求（如下图）。

一、起重机各机构方案设计

根据起重机各执行机构的功能不同，可分为起升机构、运行机构、回转机构、变幅机构。

（一）起升机构

起升机构主要由驱动装置、取物装置、钢丝绳卷绕系统以及各种安全和辅助装置等组成。主要电动机、内燃机等为起升机构提供驱动力。钢丝绳卷绕系统由钢丝绳、卷筒组和动滑轮及定滑轮结合的滑轮组所组成。取物装置有多种形式如：吊环、挂梁、吊钩、电磁吸盘、抓斗。根据设计要求以及对隔离开关吊装环境的考虑以及参考各种市面已有的小型起重机，驱动装置选用小型卷扬机，取物装置选用吊钩。

（二）运行机构

运行机构可以调整起重机的位置，使起重机可以在更合适的位置工作。调整位置的方式为使货物进行水平移动，使小车或者起重机水平运动。运行机构一般由运行支承装置和运行驱动系统组成。本设计采用有轨运行支承装置，有轨运行装置采用钢制车轮小车在闸刀底座槽钢上运行，该设计的优点为运行阻力小，负载能力大，对于环境的适应性强，制造和维护方便。由于水平位移较小，运行驱动系统采用人力推动，使操作更简单。

（三）回转机构

回转机构主要由两部分组成，分别为回转支承装置和回转驱动机构。回转支承装置具有的作用是将起重机的回转部分支承在起重机的固定立柱上，使回转部分具有确定的运动，并保证其不会翻倒或掉落。回转驱动机构是为回转部分的旋转提供动力，并且承受回转部分所会受到的阻力。

（四）变幅机构

臂架型起重机中，起重机的回转中心线距取物装置中心线的距离被称为幅度，用来改变吊具水平幅度位置的机构称为起重机的变幅机构。按照工作性质起重机变幅机构可分为工作性变幅机构和非工作性变幅机构。

工作性变幅机构在吊重物的条件下变幅。为了可以更好的满足工作要求，经常需要在吊装货物的时候改变起重机的幅度;多台起重机邻近同时工作时为了避免碰撞干扰，以及装卸时为了准确的对准工位，这就需要在每个工作循环中进行变幅运动。在这类变幅机构中，为了提高装卸效率，变幅速度一般较高。

非工作型变幅机构在不吊重物的条件下进行变幅，变幅使起重机的吊具调整到适合吊运重物的位置，或是根据货物装卸点与起重机位置的变动要求变更幅度。非工作性变幅机构具有在货物装卸过程中幅度不变或用来放倒臂架，便于运输这一特点。这类变幅工作次数较少，变幅速度影响小，这类变幅机构中一般采用较低的变幅速度。

二、起吊机各部分重量

由于本次设计的起吊装置是组装式小型起重机，所以装拆各部分的重量控制十分重要，装拆各部分重量不能太大，太大会导致两三个工作人员安装起重机困难，甚至可能无法顺利安装进行高压隔离开关的吊装。因此设计人员对各零部件的材料进行了选择，主要零部件采用了钛合金，各个部分最大为46Kg，极大的降低了重量，所以两三个工作人员即可以实现快速安装于拆卸。

三、起吊机吊装过程

本次所设计高压隔离开关起吊装置的吊装过程如下：首先作业人员将绝缘梯靠在闸刀底座槽钢上，然后在梯子上即可将小型起重机底板用导轮卡板组合件固定在高压隔离开关的基座槽钢上，导轮卡在槽钢之间，这样保证了装置不会翻倒掉落。底板安装好后，两名作业人员先将吊机横梁座固定在SE7回转支承上，其次小型卷扬机固定在吊机横梁座底部，然后再依次将起重机吊臂的大臂，小臂以及液压缸装配，液压泵及操作按钮均在地面，接通电源后操作人员在地面即可进行吊装作业。

此外，吊机还实现了三重保护机制：（1）防高压触电语音告警保护，吊臂悬端安装电场感应器，当吊机在吊装过程中与相邻带电间隔的距离不满足要求时警报器会发出语音告警并自动刹车;（2）超重保护，吊钩上端钢丝绳铰接的应力感应器会随时监控吊件重量及起吊角度，不满足要求时警报器会发出语音告警并自动刹车;（3）断电保护，起吊过程中突然断电时，吊机自动闭锁，防止吊件坠落。

四、本设计中起吊机的优点

（1）基于吊臂悬端电场感应器及与吊钩上端钢丝绳铰接的应力感应器，实现了吊装过程中防高压触电语音告警保护和超重保护。（2）通过与桁架卡接的电动回转支承底座，使得吊臂在平移过程中稳定可控。（3）吊臂、立柱、底板等主体机械机构采用钛合金材料，抗腐的同时使得整套装置更加轻量化。（4）采用模块化的设计，有利于搭载于不同平台，为进一步的开发利用打下良好的基础。

综上所述，本设计方案中起吊机设备关键部位采用钛合金材料，极大的减轻了设备质量，合理划分各功能区域，使其便于装拆及安装，操作简单，三人即可进行拆装和起吊，很好地解决了高压隔离开关由于安全距离不够，吊装环境复杂所带来的难题，有很强的可操作性和推广性。