110 kV隔离开关折叠式新型检修踏板的研制

冯奕钧 何嘉成

摘 要：在变电站众多电力设备中，隔离开关是最常见的重要设备之一。为确保设备在健康条件下安全运行，电力检修人员需要定期对其开展检修、维护、试验等工作。其中，GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关是常规变电站中最为常见的刀闸，其生产厂家、型号众多，国产、外资产和合资产在结构和工作原理方面基本相同，都是双柱水平开断单断口的隔离开关。为确保电力人员的人身安全，切实做好设备消缺维护工作，提高设备维护的检修质量和可操作性，实现设备精益化管理工作目标，充分结合GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关设备制造工艺和运行维护特点，研制了适用于此类开关检修的专用折叠式检修踏板，有针对性地改良了传统隔离开关检修过程中工作空间局限性大、高处作业安全性差、工作效率低等缺陷。现介绍该折叠式新型检修踏板的结构组成和应用情况，该研究成果能够降低现场检修及试验工作的风险，提高现场工作效率。

关键词：110 kV隔离开关;新型检修踏板;折叠式

中图分类号：TM564.1  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2022）07-0033-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.009

0    引言

敞开式隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态能可靠通过正常工作电流和短路故障电流。但是，需要注意不能用其开断正常工作电流和短路故障电流。按照绝缘支柱数目分类，隔离开关可分为单柱式、双柱式、三柱式。在电力系统中，隔离开关的主要用途如下：（1）检修与分段隔离;（2）根据需要换接线路;（3）分合空载线路;（4）自动快速隔离。

现今江门区域经济快速发展，用电需求与日俱增，电网规模不断扩大，设备数量急剧增加。随着设备长时间运行服役，且在沿海地区外部复杂的气候环境等影响下，设备安全运行形势可谓十分严峻。而110 kV隔离开关是常规变电站内最常见的重要设备之一，数量多，型号多种多样，其检修工作是最常见的变电设备检修工作之一，包括周期性维护任务和日常遇到的缺陷处理工作。由于设备运行年限不同，其相应检修开展工作深度也不同。110 kV隔离开关数量较多，其全年检修维护工作任务重，加上设备自身高度和户外位置特点，需要检修人员进行室外作业和高处作业。在隔离开关检修过程中，检修人员通常需要在有限的停电时间内完成高强度的户外高空作业任务，这给人员生产作业带来了相当大的风险和挑战。为有效防控设备事故事件的发生，提高检修维护工作效率，缩短停电时间，亟需相关从业人员研发出一套110 kV隔离开关折叠式新型检修踏板。

1    研制思路

本研究的目标是解决现场生产现状的短板，目前GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关构架上使用的检修踏板都比较笨重，且不易搬运，由现场生产分析所需，根据110 kV隔离开关基础构架结构及尺寸，选择适合槽钢底座构架尺寸的固定方式，考虑到对不同间距、尺寸槽钢的通用性，从而明确了整套工具的设计方案：新型检修踏板可根据不同厂家、不同间距的底座尺寸去调整，并整张铺设在底座横梁槽钢上，在材质上选用质轻、强度好的合金材料，在确保安全的前提下，综合提高新型检修踏板的实用性能[1]。

2    GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关一般结构

GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关一般由底架、支柱绝缘子、导电臂、传动系统组成，底架通常焊接安装在距离地面2 500 mm高空、通过水泥柱支撑的槽钢架上。从图1可以看出，GW4型110 kV隔离开关底座长约1 580 mm，两条互相平行的槽钢间距在1 060～1 300 mm，不同变电站内不同厂家型号的GW4型110 kV隔离开关平行槽钢间距会略有变化。每个GW4型110 kV隔离开关分A、B、C三相，相间距离在2 000 mm以上（包括2 000 mm），即相邻相的隔离开关底座中轴线相距2 000 mm以上[2]。

3    工具结构构成

笔者团队开发的这套110 kV隔离开关折叠式新型检修踏板具有以下优势：质量轻且携带方便，有利于平地和高空之间的传递，可单人随意操作，装拆灵活简便。该折叠式新型检修踏板由两块平面踏板连接而成，以刀闸底座槽钢作为踏板平台受力支撑点[3]，通过固定自锁方式把踏板平台固定于隔离开关构架上。整体上，检修踏板由平面部分、折叠伸展部分和固定自锁部分三部分组成。

3.1    踏板平面部分

踏板平面分为A踏板平面和B踏板平面，两平面均带有花纹防滑功能。平面使用抽芯铆钉沿主体框架及中间横向龙骨加强筋固定，其固定间距不少于150 mm。主要材料是6061型高强度铝合金，合并后踏板总长度为1 640 mm，对折后长820 mm、宽600 mm、厚42 mm。

3.2    折叠伸展部分

该检修平台通过合页将两个平臺连接在一起，敷设于构架上层，形成平面，其安全性高、稳定性好，便于折叠。

3.3    固定自锁部分

检修踏板两侧四个角设置防止踏板平面滑动或倾斜的自锁装置，且两个平面间加插两条加强筋，增加踏板两个平面连接的稳定性。

4    工具设计图

110 kV隔离开关折叠式新型检修踏板的设计图如图2所示。

5    材质选用

（1）踏板主体选用框架结构，采用6061型高强度铝合金材料和316型不锈钢加工制成。

（2）踏板框架两侧设有两条不锈钢加强筋，正方形柱体外径40 mm、壁厚2 mm。

（3）锁紧装置及连接受力部位采用316型不锈钢，其经激光切割及数控加工中心加工后成型，在制件表面进行镀铬处理并包裹防滑橡胶，防止踏板移位。

6    检修踏板的工况受力分析及测试

成年男性体重一般在60～80 kg，为保证检修人员的人身安全，将额定工作载荷定为80 kg。根据《变电站登高作业及防护器材技术要求 第2部分：拆卸型检修平台》（DL/T 1209.2—2014），静态强度试验载荷80×2=

160 kg，动态坠落冲击试验载荷80×2=160 kg。

6.1    静载荷预防性试验

（1）试验方法：将检修踏板安装于试验架上，置于工作状态。在检修踏板上逐步添加40 kg为单位的测试重物，直至添加至160 kg，进行静载荷试验。

（2）试验结果：当载荷加至160 kg，保持5 min后卸荷檢查，试样未见明显变形及断裂现象，说明整套装置静载荷是合格的。

6.2    坠落冲击试验

（1）试验方法：将检修踏板安装于试验架上，置于工作状态。取160 kg模拟重物，将重物提升至一定高度，水平距离不大于40 cm，释放重物。

（2）试验结果：释放160 kg重物后，静置1 min后卸荷检查，试样未发生断裂现象，说明整套装置坠落冲击载荷是合格的。

结论：综合以上静载荷、坠落冲击机械试验，结果表明所研制装置是安全、可靠的，可用于实际工作。

7    结论

相较于现有技术，本文所研制的110 kV隔离开关折叠式新型检修踏板具有以下优点：

（1）同传统的检修踏板一样，新型检修踏板也是在变电站内110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关构架上搭建了一个工作平台，让检修人员在相关设备检修过程中高空作业亦“如履平地”，这大大提高了工作效率，降低了人工成本，节省了人力、物力，能够帮助检修人员可靠检修、试验，降低高空作业风险，缩短设备停电时间。

（2）新型检修踏板可直接锁紧在GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关的槽钢构架上，从而形成一个安全牢固的高空作业平台。使用传统检修踏板时，检修人员工作过程中的重心移动要时刻注意，可能因为着力点不小心移至外侧而出现踏板侧翻事故。检修踏板相当于在隔离开关刀闸构架上设置安全平稳的安全防护机构，锁紧装置能有效防止类似的检修踏板侧翻意外事故发生，有效保障检修人员的人身安全，进一步把控高空作业风险。

（3）本检修平台独特的锁紧装置可适用于对向和背向的隔离开关槽钢构架，并可适应不同宽度的槽钢结构，且安装方便、快捷、稳固。

（4）折叠式设计，在空间需求上更为灵活，有利于检修踏板的运输和存放，方便工器具管理员管理。

（5）整块检修踏板一共重10 kg，相较于传统的木质检修踏板，重量降低约50%，质量轻、方便携带，让变电站检修人员能够更为轻易地在地面和高空之间对其进行传递操作。在高空作业过程中，检修人员需要移动检修踏板时，新型检修踏板同样便利，避免了作业人员过多损耗体力，提供了人身安全和设备安全保障，降低了作业风险。

（6）本检修平台可以应用于所有GW4型110 kV双柱水平旋转式户外高压交流隔离开关，通用性强，操作轻便灵活、安全可靠。

[参考文献]

[1] 沈煜，汪涛，陈继东，等.电流互感器技术监督的特点和要求[J].智能电网，2015，3（9）：883-887.

[2] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 王焕定，祁皑.结构力学[M].2版.北京：清华大学出版社，2012.

收稿日期：2021-12-01

作者简介：冯奕钧（1989—），男，广东阳江人，工程师，研究方向：变电设备维护与检修。

何嘉成（1993—），男，广东茂名人，助理工程师，研究方向：变电设备维护与检修。