中置手车式高压柜运转车的设计改进

　　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的零件，新增成本相对于开关柜而言，可以忽略不计。另外，还可对已出厂的运转车进行改造，提高运转车操作的可靠性。
　　（2）改进效果及用户的反映：将改进后运转车交用户试用后，得到了用户的肯定，他们认为，在操作的可靠性、安全性、操作的简便程度以及对断路器手车的保护等各方面，均比原结构有较大的提升。

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