10kV/35kV开关柜通用传动操作支架改进

国网福建省电力有限公司漳州供电公司 陈俊涛 赵 醉 许福鹿 赖宝鹏 潘思琪

当前社会经济的发展，使城市化进程不断加快，各行各业稳步发展和快速推进，使对于电力资源的需求正不断增加。在电网运行过程中，需要多种不同类型的电力设施设备，开关柜便是其中一种，并且更多运用在变电站相关设备中。而其中10kV/35kV 开关柜作为居民区高压开关柜的重要配电启动设施，开关次数频繁，因此安全性要求很高。在电网技术的快速发展下，10kV/35kV 开关柜传动操作支架也有了发展。本文主要针对10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架进行分析，从而提出改进设计方案，以有效确保开关时的操作安全。

1 10kV/35kV 开关柜概述

1.1 开关柜简介

开关柜是电力运行系统中不可或缺的设施设备，而基于电力系统的特殊性，对于开关柜的要求也很高，尤其是在安全方面，必须可靠，因为其需要频繁操作，所以更要确保安全，以保证供电可靠性[1]。相对来说，高压开关柜的组成也较为简单，主要包括柜体和断路器手车两部分，柜体中有4个单独隔室，每个隔室既相互独立又有紧密的联系。伴随着技术研发的不断更新与发展，开关柜在一些高压输电设备中使用越来越频繁且广泛，特别是在10kV/35kV 电压等级的变电站中，已经成为非常常见的一种电力设施。

1.2 10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架改进的重要意义

开关柜的一开一关看似操作很简单，但在电力系统中担任着重要的安全守护作用。因为其主要应用在10kV/35kV 电压等级的变电站中，所以成为保障电力安全的一个基本装置。在近些年电力事业快速发展下，电力系统的很多基础设施在技术水平上都有了很大提高，再加上为了满足用户需求，电力系统的大机组、高容量、高电压趋势越来越明显，为了提高管理效率和管理质量，很多变电站都在管理上实现了智能化，如无人值班模式、综合自动化管理模式等，这些管理模式的运用同时对电力系统基础设施提出更高要求，对于在很多变电站使用的10kV/35kV 开关柜的要求也就更严格[2]。一旦发生故障或问题，不仅影响供电效果，还会带来一些安全方面的问题，如开关柜如果出现接触不良、线路短路等情况，容易造成电流击穿等事故，如果操作人员在不知情的情况下接触，会有极大危险。因此，要对10kV/35kV 开关柜的传统操作支架进行改进，以方便及时发现危险并处理危险，确保变电站10kV/35kV 开关柜的使用安全，既给操作人员带来安全保障，也使变电站供电工作正常稳定安全运行。

2 现有10kV/35kV 开关柜传动操作结构缺陷

10kV/35kV 开关柜是变电站中的常用供电基础设施，其结构也较为简单。当前很多变电站所使用的10kV/35kV 开关柜的传动操作结构一般是由上下活门拐臂、中心轴、上下剪刀轴、剪刀轴、支撑架、固定板、弹簧等部分组成的。其中弹簧在上下活门拐臂之间，支撑架是安在固定板上的，这样的结构容易使在进行开启时，使上下活门拐臂之间的开启角度受到限制。综合来说，现有的10kV/35kV 开关柜传动操作结构存在如下一些缺陷。

第一，机械结构过于复杂，开关过程中参与的零部件较多，当需要操作时，如果误将手伸入柜内，容易带来危险，如触电、被夹等，存在安全隐患。

第二，在春、秋季大排查期间，运维人员通常被要求对多个手车开关进行连续性转检修操作，且由于开关柜构造缘故，10kV/35kV 开关柜操作孔位普遍较低，运维人员需要半蹲甚至“跪”着进行操作。如遇上大型操作，需要连续操作十几个开关柜，一直保持半蹲姿势对体力产生较大的消耗。

为了克服现有技术的不足，本文提出一种针对10kV/35kV 开关柜的通用传动操作支架改进方案，以使开关柜在开和关的过程中能够保持较为安全的速度，避免给操作人员带来不必要的损伤。

3 一种10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架改进设计

3.1 一种10kV/35kV开关柜通用传动操作支架新型结构

一种10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架结构（如图1所示）主要包括底板，底板顶部设置有直杆，直杆与底板之间设置若干三角板，用于提高整体稳定性，直杆顶部设置有圆筒，圆筒顶部设置有内螺纹，圆筒顶部螺纹连接有调节筒，调节筒顶部通过升降机构连接有安装座，升降机构包括固定杆，固定杆顶部设置开口，固定杆的开口内部设置有滑槽，滑槽内部滑动连接有滑动杆，固定杆侧壁与滑动杆侧壁设置有相对应的若干通孔，滑动杆通过第二插销安装在通孔上与固定杆保持固定；升降机构用于大幅度改变高度用于对接操作口，而圆筒和调节筒的螺纹连接能够通过转动调节筒轻微改变整体的高度。

图1 传动操作支架结构图

3.2 一种新型10kV/35kV开关柜通用传动操作支架特点

第一，结构更为紧凑，使开关柜安装占用的范围小，增大了有效使用面积。 第二，本新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架在固定的箱体中，密封性更强，这就能够很好地防止尘土、雨水等的侵蚀，从而减少对10kV/35kV 开关柜本身各个零部件的损害。 第三，本新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架系统安装有调节装置，可以根据操作人员的开和关的需要自行调节设置，更好地保障操作安全，也使维护更容易。 第四，传动轴的支承采用上下支承座刚性连接，内置两对滚动轴承支承传动轴，使传动系统转动灵活，安全可靠。

3.3 一种新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架工作原理

3.3.1 工作原理

一般开关柜的操作原理是通过驱动轴的转动，可以带动伞齿轮转动，进而带动左传动丝杆和右传动丝杆转动，使左螺套向左移动，右螺套向右移动，从而使左支架向左移动，右支架向右移动，带动两侧的门板打开[3]。因此，该开关柜整体可看作调节支架通过调节从动丝杆的转动开合，进而带动两侧门板开合。

本次设计的新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架工作原理是：将装置移动至合适位置后，通过万向轮16的刹车固定，而后调整升降机构的高度，使操作孔连接口对准小车的操作孔；对准操作孔后，通过万向轮16的刹车固定，固定好整体装置；通过旋转来调整传动把6上电动把手连接口8调至人体操作最舒适的高度，通过第一插销锁紧固定角度；将电动把手对准电动把手连接口8，启动电动把手。

3.3.2 动作说明

第一，关门操作。当开关柜后门未关合时，其上的锁板与限位轴未接触，限位轴在原始位置，锁杆不能上升。在开关柜后门关合过程中，锁板推动限位轴右移，后门关合到位后，锁杆的向上运动不再受限位轴的限制。当关合开关柜前门时，其上的推板将推动推杆向左运动，使拐臂顺时针转动，带动锁杆上移，使之插入后门上锁板的锁孔内，这样就实现了必须先关后门才可关合前门的操作。

第二，开门操作。开关柜开门操作程序与关门操作程序相反。首先要打开开关柜前门，拉动推杆右行（向柜体前部运动），后者带动拐臂逆时针旋转，拉动锁杆下行，使之退出后门锁板的锁孔，这时方可打开开关柜的后门。

3.4 一种新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架预期工作效果

本实用新型10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架预期可以达到如下有益效果：本装置通过升降机构可以调节整体装置高度，并通过圆筒和调节筒之间的螺纹连接配合细微地高度上的调整，二者相配合以达到合适的高度，同时由于传动把转动连接在安装座上，传动把一端的电动把手连接口同样可在转动作用下进行高度的改变，从而在合适位置与电动把手对接，从根本上解决了运维人员躬身操作的痛点，可以进一步提高工作人员的工作效率，并提高现场工作的安全水准[4]。

4 一种10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架改进注意事项

4.1 提高绝缘性

在日常高压开关柜运行过程中，会受到工作过程中的电压及高压影响，因此，高压开关柜各个零部件，包括传动操作系统都需要有较高的质量，才能更有效确保电力线路的安全性，在改善绝缘故障时，要从源头进行监督，在开关柜生产过程中就使用良好的材料，保证绝缘性能的强度，进而减少甚至杜绝运行中一些因为绝缘性差而造成的事故的发生[5]。为此，要采用当前新技术对开关柜的运行情况进行经常性的检测，一旦发现开关柜电流等出现异常，就可以通过传感器反映到控制中心终端，从而及时让工作人员知道并及时进行故障处理，确保开关柜的使用安全。

4.2 一定要有“五防联锁”功能

在很多具有开关功能的设施中，联锁功能的设计都是必要的一个部分。10kV/35kV 开关柜关系到电力系统的运行安全，更关系到操作人员的生命安全，因此，一定要具备五防联锁功能，也就是要有防止误分误合断路器、防止带电分合隔离开关、防止带电合接地开关、防止带接地分合断路器、防止误入带电间隔。在进行10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架改进设计时必须考虑这些。

4.3 关注智能化设计

智能化的10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架设计，可以调整电机输出功率，实现电机平稳输出，在提高操作效率的同时，也能够为检修、抢修争取更多时间，避免了强行操作导致设备损伤的情况，也有效解决了女性操作员力量不足的问题，且操作简单、使用方便、成本较低，可以进行更大范围的推广，为电力设备运行安全提供支持。

5 结论

目前来看，10kV/35kV 开关柜在整个电力系统运行中发挥着重要作用，其安全必须引起重视。在设计时，要不断完善高压开关柜产品结构缺陷，不断提高产品性能，特别是在10kV/35kV 开关柜通用传动操作支架设计改进中，除了以上所阐述的内容以外，还要不断解读最新的行业技术要求和标准，要多读相关专业著作，积累操作经验尤其是处理问题的经验，并尝试改进和实践，进而增强10kV/35kV 开关柜的性能，提高高压开关柜的使用寿命，在确保10kV/35kV 开关柜使用安全、可靠性的同时，促进供电行业的持续健康发展。