高壓柜運(yùn)轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)分析論文

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摘要：當(dāng)前,國內(nèi)市場(chǎng)的10KV配電系統(tǒng)的高壓開關(guān)柜,其結(jié)構(gòu)形式逐步從落地手車式發(fā)展為中置手車式。對(duì)于這一行業(yè)的技術(shù)人員來說，較多關(guān)注開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)、電氣性能、開關(guān)的使用可靠性等。通過長(zhǎng)期的技術(shù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)廠家對(duì)中置手車式開關(guān)柜的一個(gè)重要輔件——運(yùn)轉(zhuǎn)車的設(shè)計(jì)重視不夠，運(yùn)轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，操作性能不好，有些會(huì)導(dǎo)致斷路器手車的底盤車變形，使開關(guān)柜無法正常工作。

關(guān)鍵詞：高壓柜運(yùn)轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1前言

當(dāng)前,國內(nèi)市場(chǎng)的10KV配電系統(tǒng)的高壓開關(guān)柜,其結(jié)構(gòu)形式逐步從落地手車式發(fā)展為中置手車式。對(duì)于這一行業(yè)的技術(shù)人員來說，較多關(guān)注開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)、電氣性能、開關(guān)的使用可靠性等。通過長(zhǎng)期的技術(shù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)廠家對(duì)中置手車式開關(guān)柜的一個(gè)重要輔件——運(yùn)轉(zhuǎn)車的設(shè)計(jì)重視不夠，運(yùn)轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，操作性能不好，有些會(huì)導(dǎo)致斷路器手車的底盤車變形，使開關(guān)柜無法正常工作。

下面，就當(dāng)前市場(chǎng)上主流中置柜運(yùn)轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)加以分析，并對(duì)改進(jìn)方法進(jìn)行初步探討。

2當(dāng)前主流運(yùn)轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能對(duì)比

2.1運(yùn)轉(zhuǎn)車的功能

運(yùn)轉(zhuǎn)車是中置手車式高壓柜的一個(gè)重要附件，它的主要作用是在開關(guān)柜安裝調(diào)試及運(yùn)行檢修時(shí)，作為將斷路器手車移出柜外的載體。在安裝調(diào)試階段，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)車的使用尤為頻繁。

對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)車功能的基本要求：一是要易于實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌與開關(guān)柜內(nèi)斷路器手車的對(duì)接；二是要求兩者間連接的可靠，人力推拉斷路器手車時(shí)，兩者應(yīng)緊密連接，不可脫離，否則，斷路器手車容易跌落，造成設(shè)備損壞或?qū)Σ僮魅藛T造成傷害。

2.2當(dāng)前常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)車的主要結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點(diǎn)

2.2.1主要結(jié)構(gòu)型式

經(jīng)了解,中置手車式高壓柜的運(yùn)轉(zhuǎn)車,主要基本類型有兩種:螺桿式結(jié)構(gòu)和掛鉤式結(jié)構(gòu)。

螺桿式結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在：（1）通過螺桿實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車與柜體的連接；（2）通過螺桿傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)斷路器手車從柜體內(nèi)進(jìn)出；（3）斷路器手車在運(yùn)轉(zhuǎn)車上的升降由螺桿裝置驅(qū)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的代表是西門子公司中置柜的運(yùn)轉(zhuǎn)車。

掛鉤式結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在：（1）通過掛鉤和導(dǎo)向桿實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車與柜體的連接；（2）通過調(diào)節(jié)手輪，實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌面與柜體內(nèi)導(dǎo)軌面一致性的調(diào)整；（3）掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車沒有提升機(jī)構(gòu)，需靠人力將斷路器手車放置在運(yùn)轉(zhuǎn)車或柜內(nèi)，再通過運(yùn)轉(zhuǎn)車實(shí)現(xiàn)斷路器手車的進(jìn)出。這種結(jié)構(gòu)的代表是ABB公司中置柜的運(yùn)轉(zhuǎn)車。

2.2.2優(yōu)缺點(diǎn)比較

相對(duì)于掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車，螺桿式運(yùn)轉(zhuǎn)車提供了比較完善的使用功能。但國內(nèi)生產(chǎn)廠家選用螺桿式運(yùn)轉(zhuǎn)車并不普遍，主要原因是螺桿式運(yùn)轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)加工零件較多，生產(chǎn)成本高，同時(shí)，與開關(guān)柜配套的運(yùn)轉(zhuǎn)車所需數(shù)量較少，許多廠家并沒有在運(yùn)轉(zhuǎn)車上投入更多的設(shè)計(jì)，重視不夠。

掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車在功能上雖然不及螺桿式，但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造，成本低廉，得到了生產(chǎn)廠家的廣泛選用。但是，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐及對(duì)掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車的設(shè)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)目前常規(guī)掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車均存在一定的缺陷，這種缺陷會(huì)對(duì)斷路器手車造成潛在的損害，增加維護(hù)工作量，甚至?xí)鸱钦Ｍｋ姇r(shí)間的延長(zhǎng)。下面，對(duì)當(dāng)前主流掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車的缺陷進(jìn)行了初步的分析，并給出了一種可行的改進(jìn)方法，

3常規(guī)掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)分析

3.1掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車的兩種常規(guī)結(jié)構(gòu)

如圖1、2所示，此種結(jié)構(gòu)常見于由敷鋁鋅板加工組合而成的中置柜，柜內(nèi)生產(chǎn)廠家大多與ABB公司生產(chǎn)的ZS系列中置柜結(jié)構(gòu)相類似，可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。

從圖中可以看出，這類運(yùn)轉(zhuǎn)車存在下列缺點(diǎn)：

（1）運(yùn)轉(zhuǎn)車上的兩個(gè)導(dǎo)向桿只起導(dǎo)向作用，不受力。也就是說，運(yùn)轉(zhuǎn)車與開關(guān)柜體間僅靠掛鉤一個(gè)點(diǎn)連接在一起。現(xiàn)場(chǎng)操作人員普遍反映這種結(jié)構(gòu)安全性不高，在推進(jìn)推出手車時(shí)，要靠操作人員大力頂推運(yùn)轉(zhuǎn)車，以防運(yùn)轉(zhuǎn)車與柜體脫離。

（2）為了使掛鉤順利插入柜體內(nèi)，在設(shè)計(jì)上，必須留有一定的間隙，以方便操作。在推拉斷路器手車時(shí)，間隙反映在運(yùn)轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌與柜體導(dǎo)軌之間。

（3）經(jīng)長(zhǎng)期使用后，在撞擊力作用下，柜體上與掛鉤連接處，以及運(yùn)轉(zhuǎn)車上的掛鉤軸會(huì)變形，這種變形導(dǎo)致了兩導(dǎo)軌間的間隙進(jìn)一步擴(kuò)大。間隙越大，撞擊力越大，兩者間形成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)車不能使用，或嚴(yán)重影響運(yùn)轉(zhuǎn)車使用安全。

如圖3所示，此種結(jié)構(gòu)常見于柜體由型鋼與金屬板件組裝而成的中置柜。這類柜體也可安裝VD4系列或VS1系列真空斷路器手車。

從圖中可以看出，這種結(jié)構(gòu)雖然可以消除兩導(dǎo)軌間水平間隙，但是在設(shè)計(jì)上卻存在一個(gè)垂直高度差，它導(dǎo)致了更大的撞擊力。同時(shí)，在使用時(shí)如不仔細(xì)調(diào)整，會(huì)使垂直高度差變得更大。從使用效果來看，這種結(jié)構(gòu)同前者比，操作性及安全性更差。

3.2運(yùn)轉(zhuǎn)車結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)際使用的影響

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)對(duì)中置柜操作性能的影響是漸進(jìn)的,并且影響巨大。其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）對(duì)操作性和使用的安全性的影響：這種影響在產(chǎn)品交付的前期影響并不顯著，隨著時(shí)間的推移，影響越來越明顯，運(yùn)轉(zhuǎn)車的操作性和使用的安全性大大降低。

（2）對(duì)斷路器手車的影響：這種影響主要是撞擊力造成的，撞擊力導(dǎo)致斷路器手車車輪變形。在安裝及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段，對(duì)斷路器手車的推拉操作次數(shù)最多，車輪的變形往往是在這一階段出現(xiàn)的。車輪變形導(dǎo)致手車推拉困難，有時(shí)會(huì)將斷路器手車卡死在運(yùn)轉(zhuǎn)車或柜體導(dǎo)軌內(nèi)。如果是在例行停電維修時(shí)出現(xiàn)此種故障，必然會(huì)延長(zhǎng)停電時(shí)間，形成不能按時(shí)供電的事故。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)品投運(yùn)前，約有10%~20%的手車輪存在不同程度的變形，每個(gè)工程中約有一、二臺(tái)變形較大影響正常操作，需維修處理。

4一種可行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)方法

針對(duì)上文所述運(yùn)轉(zhuǎn)車存在的問題，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方案，如圖4所示，這種方案著重解決了上文所述掛鉤式運(yùn)轉(zhuǎn)車存在的各種缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）消除柜體導(dǎo)軌與運(yùn)轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌之間的間隙，避免產(chǎn)生撞擊力，在結(jié)構(gòu)上，確保當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)車靠緊柜體時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)車導(dǎo)軌與柜體導(dǎo)軌可靠接觸，基本無間隙。

（2）特別設(shè)計(jì)了鎖定裝置：如圖4所示，利用磨擦自鎖原理，通過一個(gè)特別設(shè)計(jì)的凸輪裝置，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)車的鎖定。其工作方式為：凸輪未鎖定前，在彈簧作用下掛鉤與柜體接觸面間有一定的操作間隙，可以使運(yùn)轉(zhuǎn)車的掛鉤順利插入并鉤住柜體。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，消除操作間隙，將運(yùn)轉(zhuǎn)車與柜體可靠鎖定，在推拉斷路器手車時(shí)，無需再靠人力頂住運(yùn)轉(zhuǎn)車，操作的可靠性得以提升。同時(shí)，為保證掛鉤轉(zhuǎn)軸不因受力變形，將掛鉤轉(zhuǎn)軸處改為腰形孔，鎖定前，彈簧將掛鉤向前拉，保證了掛鉤與柜體的正常操作間隙。

（3）操作間隙的調(diào)整：經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，掛鉤及凸輪會(huì)磨損，間隙增大，會(huì)降低鎖緊力，針對(duì)可能出現(xiàn)的這種情況，在凸輪與運(yùn)轉(zhuǎn)車之間，增設(shè)了調(diào)整墊。調(diào)整墊可以作為配件，由用戶根據(jù)需要自行添加。

5結(jié)論

（1）改進(jìn)成本：如上所述，與原結(jié)構(gòu)相比，改進(jìn)后并沒有增加太多的零件，新增成本相對(duì)于開關(guān)柜而言，可以忽略不計(jì)。另外，還可對(duì)已出廠的運(yùn)轉(zhuǎn)車進(jìn)行改造，提高運(yùn)轉(zhuǎn)車操作的可靠性。

（2）改進(jìn)效果及用戶的反映：將改進(jìn)后運(yùn)轉(zhuǎn)車交用戶試用后，得到了用戶的肯定，他們認(rèn)為，在操作的可靠性、安全性、操作的簡(jiǎn)便程度以及對(duì)斷路器手車的保護(hù)等各方面，均比原結(jié)構(gòu)有較大的提升。