解决方案︱户外高压隔离开关操动机构定位安装系统研制
中国电工技术学会定于2016年7月10~11日在北京铁道大厦举办“2016第十一届中国电工装备创新与发展论坛”，主题为“电工行业十三五规划研究与解读”。
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芜湖供电公司的研究人员张志富、潘翔、陈恒松等，在2016年第4期《电气技术》杂志上撰文，针对110kV及以上电压等级变电站新建、扩建与改造工程中户外高压隔离开关操动机构精确定位安装十分困难、安装作业费时费力且存在诸多安全隐患等问题，本文提出一种以隔离开关基础立柱为依托、以设备整体悬空与地面基础非接触方式实现操动机构精确定位安装的柱基安装方法，简称柱基法。
基于该法，本文研制了一套户外高压隔离开关操动机构定位安装系统。所研系统在公司所辖多个变电站开展了应用检验工作，检验结果验证了文中所提方法的正确性以及系统的实用性，达到了提高操动机构安装质量，规范安装工艺，省时省力并消除安全隐患的效果。
隔离开关作为电力系统一次主要分断设备，它运行状况的好坏直接影响电能的传输、分配以及系统的安全可靠运行。据相关数据统计，隔离开关机械部分故障大约占隔离开关全部故障的70%，而其操动机构的安装质量与其机械性能直接相关。
近几年，电网建设发展迅速，110kV及以上电压等级的新建、扩建与改造变电站数量众多，故而涉及到大量新隔离开关操动机构的安装工作。传统叠桩法、肩抬法以及吊装法安装主要依赖以往安装经验，费时费力，无法实现精确定位安装，难以保证安装质量，并且存在较大安全隐患。
1 操动机构安装工艺及主要问题
1.1 操动机构的安装工艺
隔离开关操动机构安装示意图如图1所示。隔离开关本体安装完毕后，用铅垂法定位操动机构输出主轴和隔离开关输入主轴，使之同心。操动机构背面安装板通过适当长槽钢与基础立柱上安装板焊接固定，检查操动机构垂直度：±2～3mm/1m、水平度：±2～3mm/1m、同心度：±0.2mm[1]。
确认合格后，准确测量操动机构输出主轴和隔离开关输入主轴的间距，以此加工相应垂直连杆使输入、输出主轴垂直对接。垂直连杆内径与输入、输出主轴直径配合，两者间隙不应大于1mm[2]。
操动机构整体安装完毕后，手动操作操动机构进行分、合闸，在此过程中检查隔离开关和操动机构分、合闸是否同步到位。手动调试合格后，还需电动调试，操动机构的调试工作不是本文研究重点，在此不再赘述。
传统安装工艺及机械尺寸调整不符合要求，易造成隔离开关分、合闸不到位，机构卡涩，进而导致触头过热，甚至瓷瓶断裂等事故。
图1 隔离开关操动机构安装示意图
1.2 操动机构安装的主要问题
目前，操动机构的安装较为复杂，隔离开关生产厂家不提供针对现场的专用安装工具。安装过程需要确保操动机构输出主轴和隔离开关输入主轴中心对中，测量并调整机构各面的水平度和垂直度，量取适宜槽钢连接操动机构与基础立柱。操动机构重约45～100kg，安装需要4～5人协同配合，安装必须保证操动机构的水平度、垂直度和同心度，还要防止操动机构意外坠落以及电焊火花对人体的灼伤[3]。
实际安装过程，由于同心度很难保证，往往点焊后发现不合格，需要重焊，反工多次才能勉强合格[4]。综上，隔离开关操动机构安装费时费力、精确定位难、安装质量难以保证且存在较大安全隐患。
2 柱基法原理
分析操动机构安装工艺可知，其实质是三维定位以及在与地面平行、垂直两个维度上的校准问题。传统安装方法对操动机构进行三维定位主要靠人力及经验实现操动机构的上下、左右以及前后三个维度的调节，操动机构的水平度、垂直度以及同心度难以保证，返工率高。
近几年，对操动机构的安装研究取得了一定的成果。文献[3]研制的液压调节型升降平台仅需2人即可开展安装作业，每台操动机构安装耗时也大幅缩短。该平台具备较好的上下调节以及水平度和垂直度的微调节能力，但左右以及前后调节能力较差；平台操作要依托平整地面来实现，是典型的地基平台。
操动机构的安装必然伴随电缆沟的开挖、电缆管的敷设，此时地面基础状况复杂，该平台将无法展开有效工作。文献[5-6]方法与文献[3]一致，研制的平台在结构方式上有变化调整，但在现场只能有条件应用。
基于此，本文提出一种依托隔离开关基础立柱、与地面非接触式的柱基法来实现操动机构的高效安装，同时运用此法研制了一种户外高压隔离开关操动机构定位安装系统。柱基法是指定位安装系统固定在隔离开关的基础立柱上，系统整体悬空与地面非接触且具备三维调节定位以及水平度和垂直度的微调节功能。
3 操动机构定位安装系统的研制
3.1 定位安装系统总体设计
基于柱基法原理，本文对定位安装系统的总体设计见表1。
表1 定位安装系统的总体设计
3.2 定位安装系统图纸设计
定位安装系统六视图如图2所示。系统总体设计简要归纳如下。
1）系统由上、下抱箍固定在隔离开关基础立柱上，整体悬空，操动机构安装过程中不受地面因素的制约。
2）两侧机械托臂承载前后、左右调节以及水平微调功能，同时为操动机构搭建起可靠支撑。
3）上下、前后以及左右机械传动调节装置调整操动机构三个维度的空间位置，实现定位粗调。
4）机械托臂底部设计4组螺杆，调节操动机构四边角，实现对操动机构空间位置的定位微调。
5）机械托臂与上下调节轨道间设计加强筋保证系统的稳定性；系统采用钢铝结构，整体轻盈，便于操控。
4 操动机构定位安装系统应用检验
在公司所辖110kV尖山变、南陵变、220kV喻村变、库山变、繁南变新建、扩建与改造工程118
图2 定位安装系统图纸
组隔离开关安装中展开了系列应用检验。系统现场应用实景如图3所示。
图3 系统现场应用实景
系统现场应用检验结果见表2。
表2 系统现场应用检验结果
系统投入使用后，每组隔离开关操动机构的安装人数由传统工艺的4～5人改写为2人，安装平均耗时由45～70min直降至20min以下。系统操作操动机构定位精确高效，定位后槽钢焊接一次成型，传统安装工艺反工多次的瓶颈得以突破，操动机构现场安装工艺取得了明显改善。系统纯人力机械操作，造价低，性能稳定可靠，深受公司现场安装作业人员的青睐。
5 结论
户外高压隔离开关操动机构定位安装系统的成功研制和应用，实践验证了文中所提柱基法的可行性和有效性；规范了操动机构的安装工艺，提高了安装质量；安装人员减少、安装效率大幅提高的同时作业安全隐患问题也得以妥善解决。系统对作业人员安装经验不设门槛，可逐步推广为操动机构的标准化安装作业。
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