中置手车式高压柜运转车结构设计改进.doc

中置手车式高压柜运转车结构设计改进摘要：当前,国内市场的10KV配电系统的高压开关柜,其结构形式逐步从落地手车式发展为中置手车式。对于这一行业的技术人员来说，较多关注开关柜的结构、电气性能、开关的使用可靠性等。通过长期的技术实践发现，生产厂家对中置手车式开关柜的一个重要辅件运转车的设计重视不够，运转车的结构设计不合理，操作性能不好，有些会导致断路器手车的底盘车变形，使开关柜无法正常工作。 关键词：高压柜 运转车 结构设计 1 前言当前,国内市场的10KV配电系统的高压开关柜,其结构形式逐步从落地手车式发展为中置手车式。对于这一行业的技术人员来说，较多关注开关柜的结构、电气性能、开关的使用可靠性等。通过长期的技术实践发现，生产厂家对中置手车式开关柜的一个重要辅件运转车的设计重视不够，运转车的结构设计不合理，操作性能不好，有些会导致断路器手车的底盘车变形，使开关柜无法正常工作。下面，就当前市场上主流中置柜运转车的结构特点及优缺点加以分析，并对改进方法进行初步探讨。2 当前主流运转车的结构特点及性能对比2.1 运转车的功能 运转车是中置手车式高压柜的一个重要附件，它的主要作用是在开关柜安装调试及运行检修时，作为将断路器手车移出柜外的载体。在安装调试阶段，对运转车的使用尤为频繁。 对运转车功能的基本要求：一是要易于实现运转车导轨与开关柜内断路器手车的对接；二是要求两者间连接的可靠，人力推拉断路器手车时，两者应紧密连接，不可脱离，否则，断路器手车容易跌落，造成设备损坏或对操作人员造成伤害。2.2 当前常规运转车的主要结构形式及优缺点2.2.1 主要结构型式 经了解,中置手车式高压柜的运转车,主要基本类型有两种:螺杆式结构和挂钩式结构。 螺杆式结构，主要体现在：（1）通过螺杆实现运转车与柜体的连接；（2）通过螺杆传动，实现断路器手车从柜体内进出；（3）断路器手车在运转车上的升降由螺杆装置驱动。这种结构的代表是西门子公司中置柜的运转车。 挂钩式结构，主要体现在：（1）通过挂钩和导向杆实现运转车与柜体的连接；（2）通过调节手轮，实现运转车导轨面与柜体内导轨面一致性的调整；（3）挂钩式运转车没有提升机构，需靠人力将断路器手车放置在运转车或柜内，再通过运转车实现断路器手车的进出。这种结构的代表是ABB公司中置柜的运转车。2.2.2 优缺点比较相对于挂钩式运转车，螺杆式运转车提供了比较完善的使用功能。但国内生产厂家选用螺杆式运转车并不普遍，主要原因是螺杆式运转车结构比较复杂，机加工零件较多，生产成本高，同时，与开关柜配套的运转车所需数量较少，许多厂家并没有在运转车上投入更多的设计，重视不够。挂钩式运转车在功能上虽然不及螺杆式，但因其结构简单，易于加工制造，成本低廉，得到了生产厂家的广泛选用。但是，通过现场实践及对挂钩式运转车的设计分析，发现目前常规挂钩式运转车均存在一定的缺陷，这种缺陷会对断路器手车造成潜在的损害，增加维护工作量，甚至会引起非正常停电时间的延长。下面，对当前主流挂钩式运转车的缺陷进行了初步的分析，并给出了一种可行的改进方法，3 常规挂钩式运转车结构分析3.1 挂钩式运转车的两种常规结构如图1、2所示，此种结构常见于由敷铝锌板加工组合而成的中置柜，柜内生产厂家大多与ABB公司生产的ZS系列中置柜结构相类似，可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。从图中可以看出，这类运转车存在下列缺点：（1）运转车上的两个导向杆只起导向作用，不受力。也就是说，运转车与开关柜体间仅靠挂钩一个点连接在一起。现场操作人员普遍反映这种结构安全性不高，在推进推出手车时，要靠操作人员大力顶推运转车，以防运转车与柜体脱离。（2）为了使挂钩顺利插入柜体内，在设计上，必须留有一定的间隙，以方便操作。在推拉断路器手车时，间隙反映在运转车导轨与柜体导轨之间。（3）经长期使用后，在撞击力作用下，柜体上与挂钩连接处，以及运转车上的挂钩轴会变形，这种变形导致了两导轨间的间隙进一步扩大。间隙越大，撞击力越大，两者间形成恶性循环，最后导致运转车不能使用，或严重影响运转车使用安全。如图3所示，此种结构常见于柜体由型钢与金属板件组装而成的中置柜。这类柜体也可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。 从图中可以看出，这种结构虽然可以消除两导轨间水平间隙，但是在设计上却存在一个垂直高度差，它导致了更大的撞击力。同时，在使用时如不仔细调整，会使垂直高度差变得更大。从使用效果来看，这种结构同前者比，操作性及安全性更差。 3.2 运转车结构对实际使用的影响经现场调查和分析对比,发现运转车的结构对中置柜操作性能的影响是渐进的,并且影响巨大。其主要表现在两个方面：（1）对操作性和使用的安全性的影响：这种影响在产品交付的前期影响并不显著，随着时间的推移，影响越来越明显，运转车的操作性和使用的安全性大大降低。（2）对断路器手车的影响：这种影响主要是撞击力造成的，撞击力导致断路器手车车轮变形。在安装及现场调试阶段，对断路器手车的推拉操作次数最多，车轮的变形往往是在这一阶段出现的。车轮变形导致手车推拉困难，有时会将断路器手车卡死在运转车或柜体导轨内。如果是在例行停电维修时出现此种故障，必然会延长停电时间，形成不能按时供电的事故。统计发现，在产品投运前，约有10%20%的手车轮存在不同程度的变形，每个工程中约有一、二台变形较大影响正常操作，需维修处理。 4 一种可行的结构设计改进方法针对上文所述运转车存在的问题，设计了一种改进方案，如图4所示，这种方案着重解决了上文所述挂钩式运转车存在的各种缺陷，主要表现在以下几个方面：（1）消除柜体导轨与运转车导轨之间的间隙，避免产生撞击力，在结构上，确保当运转车靠紧柜体时，运转车导轨与柜体导轨可靠接触，基本无间隙。（2）特别设计了锁定装置：如图4所示，利用磨擦自锁原理，通过一个特别设计的凸轮装置，可以实现运转车的锁定。其工作方式为：凸轮未锁定前，在弹簧作用下挂钩与柜体接触面间有一定的操作间隙，可以使运转车的挂钩顺利插入并钩住柜体。逆时针转动凸轮，消除操作间隙，将运转车与柜体可靠锁定，在推拉断路器手车时，无需再靠人力顶住运转车，操作的可靠性得以提升。同时，为保证挂钩转轴不因受力变形，将挂钩转轴处改为腰形孔，锁定前，弹簧将挂钩向前拉，保证了挂钩与柜体的正常操作间隙。（3）操作间隙的调整：经过一段时间的使用后，挂钩及凸轮会磨损，间隙增大，会降低锁紧力，针对可能出现的这种情况，在凸轮与运转车之间，增设了调整垫。调整垫可以作为配件，由用户根据需要自行添加。5 结论（1）改进成本：如上所述，与原结构相比，改进后并没有增加太多