10 kV柱上断路器伸缩式支架的研制

王彩娣， 彭 坤， 夏世超， 丁正胜

(国网安徽省电力有限公司宿松县供电公司， 安徽 宿松 246500)

0 引言

10 kV柱上断路器是电力系统运行的重要设备[1]，作为10 kV配电线路的开断设备，对10 kV配电线路的安全可靠运行有着非常重要的作用。对于供电企业而言由于各年度采购的柱上断路器厂家不同，因而与柱上断路器配套的支架的尺寸也各异。当线路上运行的柱上断路器发生故障或报废需更换时，必须拆除旧支架再装上新支架，这样就需花费很长时间，增加了线路因更换柱上断路器而造成的停电时间及其带来的用电负荷损失。国网宿松县供电公司松兹电力QC小组统计发现，采用拆除旧支架后再装上新支架的方法更换10 kV柱上断路器时，平均每次更换需停电395分钟(约6.5小时)。较长的停电时间既影响供电可靠性，也容易引起客户的投诉，不能满足优质服务的要求，同时施工人员长时间在电杆上高空作业也容易引发安全事故，不能满足安全生产的要求[2]。

如何减少更换10 kV柱上断路器造成的停电时间，已是迫在眉睫。为解决这一问题，国网宿松县供电公司松兹电力QC小组在日常工作中发现，线路角铁横担、配电变压器台架的尺寸调节方式，调节效果好且非常实用。线路角铁横担通过两个横向长形螺孔来调节两个螺栓之间的孔距，从而适应不同尺寸大小的抱箍。配电变压器台架是通过穿心螺栓固定在电杆上的，通过螺栓固定在槽钢位置的不同来调节两端穿心螺栓的距离尺寸，从而实现台架在不同尺寸电杆上的固定。

小组调查还发现，有可供参考的尺寸调节方式，但没有可直接应用的装置。

1 确定研制方案与实施

小组组织对10 kV柱上断路器更换各步骤消耗时间进行了统计，拆下旧支架和安装新的配套支架所耗时时占比超过50%。由此可见拆下旧支架和安装新支架是造成10 kV柱上断路器更换时间长的主要原因。小组确定了研制一种伸缩式支架的方案，这种支架可直接安装在旧的支架上，再在伸缩式支架上直接安装新的断路器。这样就可以在不拆除旧支架的情况下，通过伸缩式支架直接安装新的断路器。小组通过讨论后认为，只要在断路器支架的各横梁上开出长形的螺孔使固定螺栓安装可调就可以实现断路器支架安装尺寸的可调。

由于该装置是为了实现支架尺寸的可调，根据此装置功能要求，在装置结构和功能设计方面，主要解决以下四点问题：(1)如何确定伸缩支架的尺寸，从而实现与不同尺寸的断路器和旧支架的连接；(2)伸缩支架通过什么方式与老支架和断路器底座相连；(3)支架选用什么材料才能满足机械特性和抗腐蚀性；(4)主、辅梁如何选型才能保证装置在满足机械特性的情况下，消除螺栓两头在旧支架与主辅梁之间、主辅梁与新断路器底座之间产生的空隙。

针对上述问题，研制小组召开会议，集思广益，制定了装置的初选方案。伸缩支架初选方案、伸缩支架初选方案最后确定的调节方式、固定方式、材料选择、主辅梁选择和理由如图1所示。

图1 伸缩支架初选方案形成过程图

(1)支架调节方式。伸缩式支架主要安装在电杆上，属于高空装置，综合考虑装置稳定性、制作简易性、制作成本等方面因素，最终选择长形螺丝孔安装作为调节方式。

(2)支架固定方式。高空作业时，螺栓固定操作比较方便，且固定牢靠，最终确定采用螺栓固定方式。

(3)支架材料选择。由于本装置使用量大，综合考虑装置抗腐蚀性、制作成本等方面因素，我们选择了镀锌铁件材料。

(4)支架主辅梁选型。由于本装置需要具有良好的机械强度，槽钢机械强度好，而且使用槽钢螺栓两头在旧支架与主辅梁之间、主辅梁与新断路器底座之间不会产生空隙，受力均匀且螺栓安装方便。在综合考虑材料强度、受力均衡性、成本等方面后，选择槽钢作主梁，扁钢作辅梁。

针对以上分析结论，研制小组确定了以下具体实施方案：

(1)确定伸缩式支架的尺寸调整范围。小组对已投入使用的10 kV柱上断路器老支架的尺寸进行了统计分析，10 kV柱上断路器老支架平均尺寸为926mm×161mm，考虑到该支架的通用性等方面因素，对尺寸的大小进行缩放15%。最后尺寸范围控制在横向调节范围为800 mm～1050 mm，纵向调节范围为140 mm～185 mm。主梁两端和辅梁上开长形螺丝孔，通过改变螺丝在长形螺丝孔上的固定位置来调节支架的尺寸。

在地面安装测试成功后，研制小组挑选了需要更换的断路器进行了更换测试，测试结果表明，使用伸缩式支架更换10 kV柱上断路器时能顺利安装，且能满足多种不同尺寸调节的要求。

(2)选择螺栓型号。研制小组对市面上各种型号螺栓进行了测试，测试结果只有M16*80的螺栓能满足各方面的要求，故该装置使用M16*80的螺栓。

(3)镀锌方式选择。研制小组对热镀锌、热镀锌优缺点进行了调查比较，热镀锌生产速度快，耐蚀性好，室外环境下热镀锌可以保持几十年，生产成本稍高，综合考虑国家提倡度、环保要求、使用年限等因素，遂确定选用热镀锌。

(4)槽钢大小选择。小组对市面上各种型号的槽钢进行了调查比较，综合考虑满足受力要求、尽量减少杆上材料重量、降低装置成本等因素后，决定选用10号槽钢。

综合以上考虑，伸缩式支架尺寸设计图如图2所示，固定方式示意图如图3所示。

图2 伸缩式支架尺寸设计图

图3 伸缩式支架固定方式示意图

2 应用效果

通过检查试验，该伸缩式支架横向调节范围80～105cm，纵向调节范围14～18.5cm，能适应目前所有尺寸的旧断路器支架和10 kV柱上断路器的尺寸要求。使用槽钢作主梁、扁钢作辅梁，旧支架、伸缩式支架、断路器底座之间能紧密地贴合在一起，几乎没有间隙。通过多次试验还发现，该伸缩式支架安装方便快捷，使用灵活，能有效减少更换10 kV柱上断路器所用的时间，使用后平均安装用时仅需171分钟。

该QC成果推广应用后，对2019年农网改造的109台10 kV柱上断路器安装用时统计，更换1台柱上断路器平均减少损失电能量16722.17 kWh，按平均电价0.56元/kWh计算，共计少损失电费0.936万元。2019年理论上可共减少电能量损失1822716.53 kWh，共计减少电费损失102.07万元。推广更换后安装人员高空作业时间缩短了224分钟，2019年理论上可共减少人员在高空作业时间24416分钟(约17天)，降低了高空作业时间和劳动强度，减少了工作人员高空作业安全风险。

3 结束语

10 kV柱上断路器伸缩式支架的成功研制，解决了原有更换10 kV柱上断路器安装用时长、安装作业风险高、停电时间长、供电可靠性差及其可能带来的优质服务投诉风险等诸多问题。该伸缩式支架安装方便，大大节约了安装时间，经济实用，在工程施工中安全可靠，取得了良好的使用效果，对满足供电企业优质服务要求和10 kV配电线路的安全可靠运行有着非常重要的作用。