浅谈通用型断路器小车导轨的设计.docx

浅谈通用型断路器小车导轨的设计 摘 要：铠装式金属封闭开关设备广泛应用于变电站等场所，由于变电站定检等工作安排，开关柜断路器手车的运维增多，本文讨论了一种通用型断路器手车导轨的设计理念及具体实施，不仅能从根本上解决断路器手车的位置转换问题，而且具有良好的应用前景，能够实现不同轨距手车的准确使用，对提高运维工作效率，增强安全性具有很好的意义。 下载 关键词：断路器手车；导轨；通用型 中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-174-2 1 设定目标及可行性分析 1.1 设定目标 非量化目标：成功研制通用型断路器小车导轨。 量化目标：将研制通用型断路器小车导轨的目标设定为能承重280kg，同时能够在轮距宽度760mm及以下的断路器小车上通用。 1.2 可行性分析 通过统计可知，目前公司所属的43座变电站中，35kV高压开关柜的使用面数达到了502个间隔，断路器小车自重在258kg至280kg之间，因此研制的通用型断路器小车导轨不仅要能承重280kg而且在使用过程中不发生变形、凹陷等情况。小组成员对市场常见的钢板、铝合金板材、塑钢板材进行了初步调查，市面上多种型材都具备承受280kg物体的性能，因此可采用适当的加工手段进行加工制作，技术方面可行。 2 提出方案并确定最佳方案 2.1 提出方案并选择 为确保成果满足现场需求，首先对公司采用最多的ABB ZS3.2型高压开关柜及VD4型断路器小车进行了测量，并查阅了安装技术协议。通过测量及查阅相关的技术协议，可以得到以下数据： 断路器小车轮距708mm； 导轨的高度从35mm到0mm； 断路器小车的车轮宽度20mm； 断路器小车的纵向尺寸686mm； 高压开关柜内宽度1060mm； 断路器小车重量180kg。 因此，研制的通用型断路器小车导轨必须满足：导轨长度686mm；导轨宽度686mm；导轨高度从35mm到0mm过渡；承重180kg；轨道宽度20mm。 小组成员按照实际的工作需求，对所研制的通用型断路器小车导轨的性能进行了分析，提出了三种方案：折叠式小车导轨、伸缩式小车导轨、组合式小车导轨。从适用性、难易度、经济性综合考虑，确定采用伸缩式小车导轨。 2.2 方案分解 根据装置总体设计思路，讨论出通用型断路器小车导轨的结构组成：轨道部分、连接部分、对接装置。 2.3 方案选择 2.3.1 轨道部分选择 2.3.1.1 轨道材质 经过测量，断路器小车通过四个钢轮和轨道部分直接接触，接触面积为12cm2，考虑到接触时导轨的形变，取形变系数1.2，所承受力为180kg，可得： P=F/S=160/81.210-4=0.167MPa 其中：F导轨承受力；S接触面积；P导轨所需最低强度。 对铝合金、钢、铝合金嵌入钢板3种材料综合分析，确定采用钢材。Q235钢是市面上最为常见的一种合金钢，价格便宜且使用性能优良，是日常生产首选钢材，为此作为本次制作的推荐材料。 2.3.1.2 轨道结构 2.3.1.3 轨道形式 为了增强导轨接触的可靠性，确保断路器小车能平稳地从试验位置转换到检修位置，我们对限位轨道和凹槽轨道两种可行的方案进行了对比分析，最终采用凹槽轨道。 2.3.2 连接部分选择 伸缩连接部分处于两个导轨之间，通过收缩减少导轨的面积，便于携带和搬运。为此需要选择一个收缩率最高的折叠模式，来实现小车导轨的使用与收纳存储。 折叠率=S1/S2100%，其中S1=小车导轨使用时的面积，S2=小车导轨存储时的面积。 根据测量结果，断路器小车轮距最大760mm，最小680mm，故伸缩率必须达到1.15才能满足通用的最低要求。由于研制的小车导轨在折叠部分采用手动方式，故对于精度的要求较低，只需满足使用即可。同时使用和收纳通过人工实现，因此选择更加便宜的伸缩式单元作为连接部分。 对活动网格和滑轨结构综合分析，确定采用滑轨结构作为伸缩连接形式。 2.3.2.1 连杆和滑轨的材质选择 考虑到连接部分与轨道之间的连接，为便于选材和加工，滑轨选择与轨道材料相同的Q235钢，连接部分受力均小于导轨部分，Q235钢满足使用要求。 2.3.2.2 滑轨长度计算 已知连杆的最小收缩尺寸为18cm，最大展开尺寸为42cm，导轨部分的总长度为580cm，连杆打开的最稳定角度为60度，设定连杆的长度为L1，滑轨长度为L2， 则：L1/2=42cm，L2=242sin60=72.744cm 即滑轨的最小长度应为72.744cm，考虑到加工误差，我们取滑轨的长度为74cm。 2.3.2.3 连接部分与轨道部分结合形式选择 轨道和连接部分如何结合，不仅关系到连接是否可靠，同时影响着整体的使用。在伸展和收缩时，不能出现卡涩等情况，尤其对于本装置，收缩率在1.75左右，在60cm长度上进行，通过对选择的两种方式现场测试和类比论证，确定选择活动销连接。 2.3.3 对接装置的选择 对接装置位于小车导轨的最上端，是小车导轨与高压开关柜的连接部分，能实现小车导轨与开关柜的准确对接，其好坏和精确度直接影响操作的时间和效率，因此对接的精度和方式是本项的考核对象。 通过实际对断路器小车钢轮的测量，若能实现与导轨的准确对接，需满足精度2.0mm要求，通过实验模拟的方式得出结果进行对比分析，确定采用定位卡扣的形式。 3 确定最佳方案 通过对轨道部分、连接部分及对接装置进行分析选择，最终确定出以下最佳方案： 4 结语 研制的通用型断路器小车导轨投入使用后，自重7.65kg可以一人搬运，有效避免了搬运和使用过程的磕碰，放置更为容易，由两人操作改为一人操作，另一人监护，为运行人员操作提供了可靠的安全保障。同时，通用型断路器小车导轨强度可靠，有效地避免了使用过程中对断路器小车的损伤，极大地实现了安全效益。 参 考 文 献 梅军，郑建勇，胡敏强.混合式限流断路器的研究与发展J.继