Проектиране на дистанционно устройство за затваряне на вътрешен ръчно мобилен високонапрегнат вакумен прекъсвач
Кабелирането и подземното извършване на градски електрически мрежи са станали необратим тренд в строителството на разпределителни мрежи. Високонапрастната апаратура, като основно оборудване на системата за разпределение, става основен обект на ежедневна експлоатация и поддръжка от страна на техническия персонал. По време на процеса на итерация на оборудването, пълната замяна и пускане в експлоатация на ново оборудване има дълъг цикъл, и един вид старо ръчно завъртаемо високонапрастно устройство все още е в употреба.
Поради дългосрочната експлоатация, такива устройства са склонни към рискове от пробиви по време на операции за отваряне и затваряне. В реални условия на поддръжка, когато електрическата операция не успее, е необходима ръчна закриване от персонала, което ги излага директно на безопасностни заплахи от пробиви. Ето защо е спешно да се разработи устройство за дистанционно затваряне, за да замени ръчната операция като допълнителна мерка за безопасност по време на прехода към ново оборудване.
С фокус върху този проблем, като участник в проекта, настоящата работа проектира устройство за дистанционно затваряне, анализирайки оперативните характеристики на старите ръчно завъртаеми прекъсвачи, за да се избегнат безопасностни рискове по време на ръчни операции.
Традиционен метод за затваряне на ръчно завъртаеми прекъсвачи
В панела за управление и конструкцията на завъртаемия механизъм на ръчно завъртаемите прекъсвачи (както е показано на Фигура 1), ръчният завъртаем механизъм е разположен вляво на панела с правилно шестоъгълен поперечен срез. Ръкохватката е Z-образна, свързана с завъртаемия механизъм чрез правилно шестоъгълна муфта в долната част за плъзгаща се връзка. По време на операцията, след като ръкохватката е вмъкната в завъртаемия механизъм, завъртането на горния край по часовниковата стрелка около 24 пъти завършва действията за затваряне на прекъсвача.
Основи за изчисление на момента и критерии за проектиране
На базата на конструктивните характеристики на свързващата ръкохватка, може да се изведе изискването за момент при ръчно затваряне на прекъсвача, като се определят дължината на силовата ръка и параметрите на тегловната сила. Според механичната формула
Чрез анализ на оперативните характеристики, съпротивлението при въртене на ръчно управлявания прекъсвач достига максимум на 15-та ротация. Минималните данни за момент в тази точка могат да покрият целия процес на затваряне. Проектирането на момента за устройството за дистанционно затваряне трябва да надхвърли тази критична стойност със сигурностен резерв, за да се справи с вариациите в момента между различни модели прекъсвачи. Подробни тестови данни ще бъдат представени в последващи секции.
Основна конструкция на устройството за дистанционно затваряне
Както е показано на Фигура 2, устройството се състои от фиксираща пръчка, движещи се компоненти, електрическо устройство и затваряща муфта. Фиксиращата пръчка е проектирана да е телескопична, с опорни платки сварени от двете страни. По време на инсталацията, пръчката се съкращава и се поставя вертикално в шкафа, след това се удължава, за да се направи опорните платки да поддържат шкафа за хоризонтална фиксация. Движещите се компоненти се регулират във вертикална насока, за да се подреди затварящата муфта на електрическото устройство с завъртаемата глава на ръчния прекъсвач. След конфигурирането, операторите могат да се оттеглят в безопасна зона и да изпратят сигнал за въртене по часовниковата стрелка чрез дистанционната предавателна, за да завършат операцията за затваряне.
Реализация на дистанционно управление и функциониране
Избор на мотор и параметри
При избора на основния модул на мотора, бяха сравняни постоянномагнитни DC безщеткни мотори и щеткни мотори. Безщеткните мотори предлагат значителни предимства в продължителността на живота и нивото на шума (≤55dB), но разполагат със сложни контролни схеми и по-високи разходи (40% повече от щеткните типове). Учитывайки, че устройството няма строги изисквания за контрол на мотора, беше избран мотора XD-3420 постоянномагнитен DC щетчен мотор поради простия контрол и ниския разход. Ключови параметри:
За да позволи на техническия персонал да работи от безопасно разстояние, устройството използва Qichip QA-R-010 беспроводен дистанционен контролен ключ за управление на енергията. Модулът се състои от предавател и приемник: приемникът поддържа DC вход от 3.6V до 24V, с червени/черни жици за положителни/отрицателни входи и сини/сиви жици за съответстващите изходи (напряжение на изхода съответства на входа). Двукнопковият предавател предлага три режима на изход: моментен, задържащ и взаимно свързан. Проектът използва моментния режим, при който модулът на ключа провежда само докато бутонът е натиснат, осигурявайки незабавно прекъсване при отпускане, за да отговори на изискванията за преходен контрол по време на операциите за затваряне.
Експеримент за дистанционно управление на място
Използвахме тензометър за измерване на тегловната сила, необходима за ръчно затваряне на извършен ръчно завъртаем прекъсвач. Както е показано в Таблица 1, когато ръчното затваряне достигне около 15-та ротация, минималната тегловна сила, необходима за ръчно затваряне, достига максимална стойност. Използвайки тази тегловна сила, изчислихме, че минималният момент, необходим за целия процес на ръчно затваряне, е 1.75 N·m.
Сравнихме времето за изпълнение на традиционния метод за ръчно затваряне и устройството за дистанционно затваряне. Таблица 2 показва, че използването на устройството за дистанционно затваряне не само избягва рисковете, но и леко подобрява ефективността на операцията в сравнение с чисто ръчната операция. Без увеличаване на временния разход, то значително намалява безопасностните рискове за операторите.
За да се справим с безопасностния риск от необходимостта на техническия персонал да работи в близост до старомодни ръчно завъртаеми прекъсвачи в текущата разпределителна мрежа, предложихме и разработихме вспомогателно устройство. То позволява на техническия персонал да стои на разстояние от прекъсвача и да го контролира дистанционно. Подробно обяснихме основните софтуерни и хардуерни компоненти на прототипа и неговото използване. Тестове на момента показват, че това вспомогателно устройство за дистанционно затваряне отговаря на изискванията за момент при ръчно затваряне на прекъсвачите. В сравнение с традиционния метод на операция, времето за изпълнение е сходно. То избягва рисковете от близост на техническия персонал към такива прекъсвачи, без увеличаване на временния разход, и устройството има добра инженерна приложна стойност.
