Design af fjernstyringsenhed til indendørs håndvognshøjspændingsvakuumkredsløbsbryder
Kabling og nedgraving af byers elnetværk har blevet en uigenkaldelig tendens i opbygningen af distributionsnet. Højspændingsafbrydere, som er kernen i distributionsystemet, er blevet det hovedobjekt, som vedligeholdelsespersonale dagligt opererer og vedligeholder. Under udskiftning af udstyr, har den komplette udskiftning og indkørsel af nyt udstyr en lang cyklus, og en type gammel hånddrejet højspændingsafbryder er stadig i brug.
På grund af langtidsdrift er denne type afbryder tilbøjelig til at give buestrømrisici under åbne- og lukkeoperationer. I praksis, når elektrisk drift mislykkes, er manuelt lukning af personale nødvendigt, hvilket udsætter dem direkte for sikkerhedstrusler fra buestrøm. Derfor er det presserende at udvikle en fjernlukningsenhed til at erstatte manuel operation som et hjælpesikkerhedsforanstaltning under overgangen til nyt udstyr.
Med fokus på dette problem, som et projektmedlem, designer denne artikel en fjernlukningsenhed ved at analysere driftskenmerkene for gamle hånddrejede kredsløbsbrydere for at undgå sikkerhedsrisici under manuelle operationer.
Traditionel Lukningsmetode for Hånddrejede Kredsløbsbrydere
I operationspanel og drejeskruddesign af hånddrejede kredsløbsbrydere (som vist i figur 1) er den manuelle lukningsroteringstav placeret på venstre side af panellet med en regulær sekskantet tværsnitsform. Operationshåndtaget er Z-formet, forbundet til rotationsstaven via en regulær sekskantet bushing nederst for plugget forbindelse. Under drift, efter at have indsat håndtaget i rotationsstaven, fuldfører man kredsløbsbryderens lukningshandling ved at dreje den øverste ende klokvis ca. 24 gange.
Beregning af Drejekraftgrundlag og Designkriterier
Basert på strukturkenmerkene for koblingsoperasjonsstangen kan kravet til drejekraft for manuell lukking av skruddet utledes ved å fastsette lengden på kraftarmen og traktkraftparametre. Ifølge mekaniske formel
Gennem analyse af driftskenmerkene, når roteringsmodstanden for manuelt betjent kredsløbsbryder når sit maksimum ved den 15. rotationscyklus. Den mindste drejekraftdata ved dette punkt kan dække hele lukningsprocessen. Drejekraftdesignet af fjernlukningsenheden skal overstige denne kritiske værdi med en sikkerhedsmargen for at imødekomme drejekraftvariationer mellem forskellige kredsløbsbrydermodeller. Detaljerede testdata vil blive præsenteret i de følgende afsnit.
Grundlæggende Struktur af Fjernlukningsenheden
Som vist i figur 2 består enheden af en fast stang, bevægelige komponenter, elektrisk enhed og lukningsforbindelse. Fast stangen er designet til at være telescopesk, med støtteplader svaret på begge sider. Under installation forkortes stangen først og sættes lodret ind i skabet, derefter udvides den, så støttepladerne støtter mod skabet for horisontal fastgørelse. Bevægelige komponenter justeres i den lodrette retning for at justere lukningsforbindelsen af den elektriske enhed med rotationshovedet af håndvognsskruddet. Efter konfiguration kan operatørerne trække sig tilbage til en sikker zone og sende et klokkeret signal via den fjerntransmitter for at fuldføre lukningsoperationen.
Realisering af Fjernkontrol og Drift
Motorvalg og Parametre
Ved valg af kerne motor-modulen blev permanent magnet DC-børsterede motorer og børsterede motorer sammenlignet. Børsterede motorer har betydelige fordele i levetid og støjniveau (≤55dB), men har komplekse styrekanter og højere omkostninger (40% mere end børsterede typer). Givet enhedens ikke strenge krav til motorstyring, blev XD-3420 permanent magnet DC-børsterede motor valgt på grund af sin simple kontrol og lave omkostninger. Nøgleparametre:
For at tillade vedligeholdelsespersonale at operere på en sikkert afstand, anvender enheden en Qichip QA-R-010 trådløs fjernkontroller for trådløs strømstyring. Modulen består af en transmitter og en receiver: receiveren understøtter DC-input fra 3.6V til 24V, med rød/sort ledning for positiv/negativ input og blå/grå ledning for korresponderende output (outputspændingen matcher input). To-knap transmitteren tilbyder tre outputtilstande: kortvarig, låsende og interlocking. Projektet benytter kortvarig tilstand, hvor switchmodulen kun ledende mens knappen trykkes, hvilket sikrer øjeblikkelig afbrydelse ved frigivelse for at opfylde kravene til midlertidig kontrol under lukningsoperationer.
On-site remote control experiment
Vi brugte en træktestere til at måle den trækkræft, der er nødvendig for manuel lukning af en afviklet hånddrejet håndvognsskrudder. Som vist i tabel 1, når hånddrejet lukning når omkring den 15. cirkel, når den mindste trækkræft, der er nødvendig for hånddrejet lukning, sit maksimum. Ved hjælp af denne trækkræft beregnede vi, at den mindste drejekraft, der er nødvendig for hele hånddrejet lukningsprocessen, er 1.75 N·m.
Vi sammenlignede driftstiderne for den traditionelle manuelle lukningsmetode og fjernlukningsenheden. Tabel 2 viser, at ved at bruge fjernlukningsenheden undgår man ikke blot risici, men forbedrer også driftseffektiviteten lidt i forhold til ren manuel drift. Uden at øge tidsomkostninger reducerer det betydeligt operatørernes sikkerhedsrisici.
For at adressere sikkerhedsrisikoen for vedligeholdelsespersonale, der skal operere gamle hånddrejede kredsløbsbrydere tæt på i det nuværende distributionsnet, foreslog og udviklede vi en hjælpesikkerhedsenhed. Den giver vedligeholdelsespersonale mulighed for at holde afstand fra skruddet og kontrollere kredsløbsbryderens lukning fjernstyringsmæssigt. Vi detaljerede de grundlæggende software- og hardwarekomponenter af prototypen og dens anvendelse. Drejekraftstests viser, at denne fjernlukningshjælpesikkerhedsenhed opfylder drejekraftkravene for hånddrejede kredsløbsbrydere. I forhold til den traditionelle driftsmåde er driftstiden lignende. Den undgår risici for vedligeholdelsespersonale, der opererer sådanne kredsløbsbrydere tæt på, uden at øge tidsomkostninger, og enheden har god ingeniørvidenskabelig anvendelsesværdi.
