一种紧凑空间型便捷刀闸操作杆的研制

刘宝吉　温焯飞　罗其锋　陈伟雄

摘要：变电站户外手动拉合型刀闸设备，由于室外运行刀闸的机构均有不同程度的氧化、锈蚀、空间狭小、难于发力等情况而难以拉合。为此，研制了一种紧凑空间型便捷刀闸操作杆，以梅花结构的多角度、可固定结构特性为突破点，实现操作角度不受限、增大操作力矩、适用性广等目的，解决了户外刀闸操作把手短小、发力空间小等技术难题。

关键词：操作;普适性;刀闸;操作杆;任意角度

0 引言

目前部分敞开式变电站中普遍存在手动操作型刀闸设备。这些设备长期在恶劣的户外环境下运行，其刀闸操作机构均因不同程度的氧化、锈蚀等情况导致操作卡滞，且部分旧型刀闸在设计之初便存在操作把手短小、预留操作空间小等问题。以上各种问题的存在，导致现场运行人员操作此类刀闸时会遇到“难出力、人机工效差、难操作到位”等问题，影响作业进度的同时，也存在一定的人身、设备安全风险。

因此，为消除以上空间裕度小、角度可选择性小、缺力矩等技术缺陷，研制了一种紧凑空间型便捷刀闸操作杆，以梅花结构的多角度、可固定结构特性为突破关键点，配合套筒部分、延长杆部分、操作杆部分等传统部件结构，实现解除空间限制、增大力矩的功能，达到操作省时、省力、可靠性高等目的。

1 现状分析

传统敞开式变电站的刀闸类设备操作机构分为电动型和手动型，此类设备长期处于户外环境，使得机构有不同程度的氧化及生锈现象，易造成操作卡滞现象。此外，操作手柄短小、网门或墙体的阻挡等因素，使得刀闸的操作空间极其有限，妨碍人工出力，人机工效差。

在梅雨季节，绝缘手套与操作把手之间摩擦阻力降低，用力操作时会出现打滑现象，可能会迫使作业人员直接“赤手操作”来完成操作任务，违背《中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程》中9.5.3.7条款“手动操作有机械传动的断路器或隔离开关时”的相关要求[1]，存在一定的人身安全风险。

2 设计方案

2.1    组成及功能

为了解决空间、角度等限制而在手动操刀过程中出现的费时、费力、效率低以及作业过程风险较高的人身、设备安全风险等问题，研制了一种紧凑空间型便捷刀闸操作杆，其主要结构可分为三部分：套筒部分、延长杆部分、操作杆部分。

采用紧凑空间型便捷刀闸操作杆能够使刀闸操作过程流畅，刀闸操作更加容易、可靠，并实现以下功能：（1）操作人员通过调整梅花结构的连接方向，可实现操作发力角度灵活可调;（2）使用延长杆可有效增加垂直方向选择范围;（3）在操作杆外包覆海绵层套，增大摩擦力，降低人员脱手致伤的概率;（4）增加操作力矩，有效降低人员操作所需发力[2]。

2.2    部件结构

便捷刀闸操作杆结构如图1所示，连接套筒的外侧顶部有螺旋孔与蝶形螺栓配合，可通过将蝶形螺栓旋入、旋出的方式，实现连接套筒与操作把手间的固定。连接套筒的内侧有一凹槽，凹槽用于固定刀闸把手上的翼型结构，增大与操作构件的连接密度。

梅花套筒底部有内梅花结构，底部中心处与第一螺杆顶部相焊接。延长杆设有内螺纹端和外螺纹端;内螺纹端设有与第一螺杆底部外螺纹凸起匹配的内螺纹，外螺纹端设有与螺母匹配的外螺纹;延长杆可通过内螺纹端先与第一螺杆连接，再将外螺纹端穿过第一通孔从连杆伸出，通过螺母实现延长杆和连杆的锁紧，为连杆提供垂直方向固定的力。

延长梅花套筒的底端有与外梅花凸台匹配的内梅花结构;延长梅花套筒的顶端设有外梅花结构与梅花套筒底部的内梅花结构匹配;延长梅花套筒的筒心有圆型孔洞，延长杆穿过延长梅花套筒的孔洞后，可将延长杆的内螺纹端与第一螺杆连接，延长梅花套筒顶部的外梅花结构与梅花套筒底部的内梅花结构匹配，延长杆外螺纹端穿过第一通孔从连杆伸出，延长梅花套筒与外梅花凸台契合后，通过螺母实现连杆与延长梅花套筒的锁紧。操作杆还有包覆海绵层套在连杆上，增大连杆表面摩擦力。

3 应用效果及验证

3.1    操作过程

在该便捷刀闸操作杆具体实施过程中，先将连接套筒套在操作把手上，再将套筒上的蝶形螺栓拧进焊接在连接套筒上的螺母，顶住操作把手并拧紧，可将操作把手和套筒紧固。

当现场人员方便出力的高度与操作把手高度不同时，可使用延长杆调整操作发力高度，此时需要先将延长杆旋入第一螺杆内螺杆顶部的凹槽，再将延长梅花套筒套进延长杆外，最后将连杆和延长梅花套筒组装起来使用螺母固定后，即可开始操作。

3.2    应用效果

（1）结合图1、图2，先用套筒锁紧操作把手，选择方便发力的角度后，再将连杆与套筒部分锁紧，使得操作把手在操作过程中不受限于刀闸实际位置的影响，可随意选择便于操作的方向进行操作，实现水平方向360°多角度操作，良好的操作发力点极好地发挥了人机工效，使运行人员对于手动操刀的操作更方便快捷。

（2）紧凑空间型便捷刀闸操作杆有效地利用了杠杆原理，成倍增加操作力矩，减少操作刀闸所需发力，并结合可自由选择操作角度的特性，完全能够实现刀闸分合行程中速度均匀、有力，有效地提高了工作人员在手动操作刀闸过程中的稳定性和效率，使得刀闸的刀头紧固效果更佳，能有效降低手动操作的刀闸类设备因接触不良产生的人身、设备、电网风险[3]。

3.3    数据验证

在刀闸咬合力大、人员高度不同、空间狭小[4]等情况下，分别统计使用紧凑空间型便捷刀闸操作杆和正常进行10 kV户外电容器组操作的时间，以10次操作时间为样本进行量化对比，结果如表1所示。

从表1可以看出，传统方式操作单次耗时、总耗时、平均耗时均比使用新型操作杆的耗时要多;使用新型操作杆进行操作后，操作平均耗时比原来缩短了8.28 min，缩短耗时占比约53.55%，操作效率明显提高。

4 结语

为解决手动操作把手遇到的“操作难”“难操作”等问题，本文对手动操作型刀闸机构的操作困难、可靠性低、效率低下、存在隐患风险的潜在原因进行了详细分析，设计出了一种具有普适性的紧凑空间型便捷刀闸操作杆。该操作杆通过蝶形螺栓、螺母实现固定连接，将操作杆牢固安装在户外刀闸、地刀操作把手上;通过梅花套筒的梅花结构和操作杆的结合，实现了操作角度不受限、增大操作力矩、适用性广等目的。

综上所述，本项目针对手动型刀闸操作把手的改善措施是有效的，切实解决了因操作把手短小、预留操作空间小等造成的操作难、不可靠以及有人身安全隐患等问题。同时，该操作杆具有结构简洁、安装便捷、防滑、省力、可适用于多规格尺寸刀闸操作把手等优点，拥有良好的通用性，应用前景广阔，具有推广价值，其制作多角度弯曲、无死角作业的安全工器具制作思路可引申至其他应用领域，具有良好的社会效益。

[参考文献]

[1] 中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程：Q/CSG 510001—2015[S].

[2] 赵磊，石一峰，陆凤杨.一种增力式接地线操作杆的研制[J].机电信息，2014（33）：149.

[3] 陈鸿光.GW16型刀闸常见缺陷分析及相应运维策略[J].科技资讯，2016，14（31）：35-36.

[4] 丁若阳，秦艳梅，苏德江.高压开关柜内互感器试验接线新工具的研制[J].云南电业，2013（5）：39-40.

收稿日期：2020-12-16

作者简介：刘宝吉（1993—），男，黑龙江大庆人，助理工程师，技师，主要从事变电运行工作。

温焯飞（1973—），男，广东清远人，工程师，高级技师，主要从事变电运行管理工作。

罗其锋（1982—），男，广东四会人，硕士，高级工程师，高級技师，助理技能专家，主要从事变电运行及继保工作。