一种全天候作业的小型旁路开关车

于百业 胡德敏 张金帅 陈允柯

徐州海伦哲专用车辆股份有限公司 江苏 徐州 221004

1 前言

旁路设备作为旁路作业的核心组成部分，是旁路作业的基础，在不停电检修作业中发挥着重要的作用[1]。旁路开关车是一种不停电检修及更换柱上开关的专用车辆。目前的旁路开关车多采用汽车底盘加装专用厢体，厢体内安装电缆卷盘、负荷开关等设备，在作业现场迅速搭建临时旁路系统，实现不停电检修的目的[2～3]。

目前国内的旁路开关车，包括汽车底盘、厢体、负荷开关、电缆卷盘等，市场上的产品从功能组成上看大同小异，多数是为了解决负荷开关的运输和因空间不足带来的检修困难的问题。但存在以下缺陷：已知技术必须要依靠人工，将负荷开关搬出车厢才能使用，对于实际作业是费时费力的；作业时负荷开关暴露在外，不能在雨雪天等气候下作业[4～5]。

据上述可知，市场亟需一种高度智能化、小型化的全天候作业的旁路开关车，以解决目前开关车存普遍在的技术难题。而实现智能化、小型化、全天候作业的技术难点在于以下三点：

a.实现整车的智能化控制，需要配备较多的电气元件、电气线路，这与产品的小型化矛盾；

b.全天候作业的前提是作业时厢体与外界完全隔离，但开关车作业时需要将电缆伸出车外，所以必须打开车门进行作业，故而厢体与外界外圈的隔离存在难度；

c.旁路开关车在满足作业需求的前提下，应尽可能多的运送作业人员，所以开关车宜选用双排座驾驶室底盘，但双排座驾驶室压缩了后部厢体的空间，实现小型化必须克服该难点。

2 旁路开关车应用原理

由图1可知，以架空线路为例，通过开关车自带高压电缆，一端为引流线夹，一端为快插接头，将引流线夹与架空线路故障点一端连接，从架空线路取电，快插头一端连接负荷开关输入口，负荷开关输出口连接快插头，电缆引流线夹连接故障点另一端，此时在故障线路位置形成旁路，实现不停电检修的目的[6]。

图1 旁路开关车应用原理

3 旁路开关车的整车布置

3.1 基本结构组成

开关车的基本结构组成如图2所示。其主要由汽车底盘、专用厢体、电缆卷盘、负荷开关、伸缩平台和作业电缆等组成。汽车底盘为双排座皮卡底盘，荷载人数5人（含驾驶员）。电缆卷盘位于车厢最前侧，并排纵向布置两套。卷盘后侧为伸缩平台，平台上装载负荷开关。

图2 开关车总体结构

3.2 专用厢体总成

为实现轻量化的目的，开关车的专用厢体总成采用全铝结构。整个箱体无任何骨架结构，均为模具钣金成型。厢体为全开放式，两侧开有大小各1的翼开门，尾部开有大翼开门。两侧的大翼开门正对电缆卷盘，用于电缆收放；两侧的小翼开门与负荷开关对应，用于作业时负荷开关的进出线连接。

3.3 内置电机卷盘

旁路开关车配置2套高压引线电缆卷盘，动力源为直流电动机，从底盘电瓶取电。为满足小型化的目的，并克服双排驾驶室带来的空间受限的问题，开关车电缆卷盘（见图3）设置内置电机卷盘，通过电机内置的方式减小占用空间，达到小型化目的。

图3 电缆卷盘结构

a.电缆卷盘由卷盘支架、卷筒、腹板、支撑装置、驱动系统、减速系统、调速装置组成；

b.卷盘支架为3 mm高强度碳钢板焊接成型，设计有弧形腰线结构，保证强度的同时提高美观性；

c.卷筒为钢板卷绕成型，卷筒外径为电缆最大外径的6倍。整个卷筒仅有1条焊缝，表面处理较为容易，强度高；

d.腹板为镂空结构，有利于整体降重，腹板外侧安装有橡胶圈，橡胶圈带有黄、绿、红颜色，以区分不同相序的电缆；

e.支撑装置用于支撑电缆，两侧为折弯板结构，中间采用高强度空心管连接，外层套有尼龙辊，防止电缆被划伤损坏；

f.驱动系统包括底盘电瓶、直流电机、电机架等，采用12 V直流电动机，输出转速3 000 r/min，配有直流控制器，用以控制电机的正反转，以达到收、放电缆的目的；

g.减速系统采用行星减速器，减速比1:144，卷盘实际输出转速0～21 r/min；

h.调速装置为无极调速，调速范围0～21 r/min，用户可以根据需求采用不同转速收放电缆。

3.4 伸缩平台

伸缩平台用于承载和移动负荷开关。采用电动推杆驱动，配备控制台+无线遥控器，通过伸缩平台可以将负荷开关移出车厢使用。伸缩平台两侧为多级重载滑轨，满足200 kg以上的承载要求。

3.5 关门出线装置

负荷开关两侧出线处采用双层车门结构，外层为常规翼开门，内层为推拉门，推拉门采用PC-ABS材质，质量轻强度高；推拉门背面安装搭扣，关门作业时作为防盗锁止使用。

内层推拉门（见图4）为电动推杆驱动，自动控制，作业前自动开启，电缆连接完成后自动关闭，并同步上锁。作业完毕自动解锁并打开。

图4 内层推拉门

该装置能有效防止雨水直接接触负荷开关及电缆接头，并通过自动锁止机构，有效防止作业时无关人员触碰开关及接头，造成事故的发生。

4 开关车主要功能及技术参数

4.1 主要功能

4.1.1 柱上开关不停电检修

柱上开关的不停电检修及更换是该开关车的主要功能。作业步骤：作业时将车辆停在线杆下开阔路面，取出绝缘横担，分别架设在柱上开关的电缆两侧；从车厢内取出高压引线电缆，将电缆的引流线夹一端连接在架空线路的电缆上，带有快速插拔头的另一端连接在负荷开关母头上，确认两端均已有效连接，手动或电动闭合负荷开关，此时柱上开关被断掉，可以进行检修或更换。

4.1.2 车联网功能

旁路开关车配置车联网模块，将车辆的定位信息、开关的参数信息等接入车联网系统，用户可以在后台远程监控车辆运行状态，为外出作业提供更加安全可靠的支持，并保留作业信息，方便后续运用大数据分析研究产品的升级。

4.1.3 整车接地功能

旁路开关车配置整车接地系统，包括接地钢钎、接地线盘、接地铜线等，作业时，将接地系统配合负荷开关的接地装置接入接地网，确保作业的安全进行。

4.1.4 全天候作业功能

a.防雨雪防盗

开关车设置有关门出线装置，作业时连接开关的电缆可以从车厢两侧进出，连接好电缆后，利用内侧自动锁闭推拉窗将电缆锁住，并达到防雨雪防盗的作用。

b.防雷击

开关车各主要装置均配有避雷器，负荷开关装有浪涌保护器，有效确保车辆在雷电天气下安全作业。

c.强风环境作业

开关车整车高度低于2.2 m，前后轮距为1 900 mm，理论侧倾翻系数0.85，整车可在10级风速下正常作业。

4.2 主要技术参数

4.2.1 整车参数

旁路开关车整车技术参数如表1所示。

表1 整车技术参数

4.2.2 电缆卷盘技术参数

电缆卷盘主要技术参数如表 2。

表2 电缆卷盘主要技术参数

4.2.3负荷开关技术参数

a.机械寿命：大于2 000次循环（对接与分离为一个循环）；

b.套管插拔机械寿命大于800次循环；

c.旁路负荷开关具备气压显示功能，气压泄露报警功能,具有压力显示和失压闭锁装置，年漏气率<0.5%；

d.旁路负荷开关具备开合次数计数（计次）功能；计数器显示处于开关的左上方，每开或者关计数为一次，具备远程遥控电动分、合闸功能；

e.旁路负荷开关具备闭锁及解锁的装置，防止施工运行时误操作；

f.旁路负荷开关具有自动核相功能，核相器具有明显的同相与异相的指示信号、音响警报信号等提示信号。

负荷开关技术参数如表3。

表3 负荷开关技术参数

4.2.4 高压引线电缆参数

a.旁路柔性电缆应为单芯电缆。电缆一端为快速插拔接头，另一端接绝缘引流线夹。导电芯由多股软铜线构成，其截面积大于35mm2。

b.旁路柔性电缆包括导电芯、绝缘层、屏蔽层及外护套等。

c.旁路柔性电缆的绝缘层由乙丙橡胶、热可塑性合成橡胶、耐热弹性交联聚乙烯等材料制成，其厚度为4.5 mm。

d.旁路柔性电缆的屏蔽层由镀锌铜丝及纤维混编制成，其截面积10 mm2。

e.旁路柔性电缆的外护套由耐候橡胶制成，其厚度2.0 mm。

f.绝缘体允许温度100 ℃，短路时允许温度250 ℃；高压引线电缆技术参数见表4。

表4 高压引线电缆技术参数

5 结语

目前本文所述的旁路开关车已实现量产，并发往上海、江苏、福建等地电力部门，相信在将来定会在不停电作业领域发挥出不可替代的作用，有效提高不停电作业效率、降低电力作业人员劳动强度，为我国电力事业添砖加瓦。