Design av fjernstyringsenhet for innendørs rullebryter høyspenningsvakuumkretsutslukter
Kabling og underjording av bystrømningsnett har blitt en uomstøtelig trend i konstruksjonen av distribusjonsnett. Høyspenningsbrytere, som kjernen i distribusjonssystemet, har blitt hovedobjekt for daglig drift og vedlikehold for vedlikeholdsansatte. Under utstyrsoppgradering har den komplette erstatningen og innføringen av nytt utstyr en lang sirkel, og en type eldre håndkrukete høyspenningsbrytere er fortsatt i bruk.
På grunn av langvarig drift er slike brytere utsatt for risiko for bueilding under åpning og lukking. I praksis, når elektrisk drift mislykkes, kreves det manuell lukking av personell, noe som eksponerer dem direkte for sikkerhetstruer fra bueilding. Derfor er det pressende å utvikle et fjernlukningsutstyr for å erstatte manuell drift som et hjelpemiddel for sikkerhet under overgangen til nytt utstyr.
Fokuserer på dette problemet, designer denne artikkelen, som deltaker i prosjektet, et fjernlukningsdriftsutstyr ved å analysere driftsegenskapene til eldre håndkrukete brytere for å unngå sikkerhetsrisiko under manuell drift.
Tradisjonell lukkemetode for håndkrukete brytere
I operasjonspanelet og krukemechanismen til håndkrukete brytere (se figur 1) er den manuelle lukkningsrotorbenen plassert på venstre side av panelet med en regulær sekskantet tverrsnitt. Drifthåndtaket er Z-formet, koblet til rotorbenen via en regulær sekskantet sleve nederst for pluggeforbindelse. Under drift, etter at håndtaket settes inn i rotorbenen, fullføres bryterlukningen ved å rotere det øvre enden omløpende omkring 24 runder.
Beregning av dreiemoment og designkriterier
Basert på strukturelle egenskaper ved koblingsdrifthåndtaket, kan kravet til dreiemoment for manuell lukking av bryteren utledes ved å bestemme lengden på kraftarmen og trekkekrefter. Ifølge mekanisk formel
Gjennom driftsegenskapsanalyse, når motstand i manuelt betjent bryter sin topp ved den 15. rotasjonsrunden. Minimumsdreiemomentdataene på dette punktet kan dekke hele lukkningsprosessen. Dreiemomentdesignet for fjernlukningsutstyret må overstige denne kritiske verdien med en sikkerhetsmargin for å akkommodere dreiemomentvariasjoner mellom ulike brytermodeller. Detaljerte testdata vil bli presentert i senere seksjoner.
Grunnleggende struktur av fjernlukningsutstyret
Som vist i figur 2, består utstyret av en fast ben, bevegelige deler, elektrisk enhet, og lukkingskobling. Fast ben er designet for å være utvidbar, med støtteplater sveiset på begge sider. Under installasjon, forkortes først benen og settes vertikalt ned i skabet, deretter utvides for å la støtteplater støtte seg mot skabet for horisontal fastsetting. Bevegelige deler justeres vertikalt for å justere lukkingskoblingen av elektrisk enhet med rotasjons hodet av handcart-bryter. Etter konfigurering, kan operatører trekke seg til et sikkert område og sende et omløpende signal via fjerntransmitter for å fullføre lukkningsoperasjonen.
Realisering av fjernkontroll og drift
Motorvalg og parametre
Ved valg av kjernen motor modulen, ble permanente magnet DC-brushless motorer og brushede motorer sammenlignet. Brushless motorer tilbyr betydelige fordeler i levetid og støy nivå (≤55dB), men har komplekse kontrollkretser og høyere kostnader (40% mer enn brushede typer). Gitt utstyrets ikke-stringente krav til motor-kontroll, ble XD-3420 permanent magnet DC-brushed motor valgt for sin enkle kontroll og lav kostnad. Nøkkelparametre:
For å muliggjøre drift av vedlikeholdsansatte fra et sikkert avstand, bruker utstyret en Qichip QA-R-010 trådløs fjernkontroll for trådløs strømstyring. Modulen består av en sender og mottaker: mottakeren støtter DC-inngang fra 3.6V til 24V, med rød/svart tråd for positiv/negativ inngang og blå/grå tråd for tilsvarende utganger (utgangsspenningen matcher inngangen). To-knapps senderen tilbyr tre utgangsmodi: momentan, latching, og interlocking. Prosjektet bruker momentan modus, hvor switch-modulen kun ledet mens knappen holdes nede, sikrer umiddelbar frakobling ved løslatelse for å møte behov for midlertidig kontroll under lukkningsoperasjon.
Påstedlig fjernkontrolleksperiment
Vi brukte en trekkekreftertester for å måle trekkekrefter som kreves for manuell lukking av en avskrevet håndkrukete handcart-bryter. Som vist i tabell 1, når håndkruket lukking når rundt den 15. runden, når den minste trekkekrefter som kreves for håndkruket lukking sin maksimal verdi. Bruk denne trekkekrefter, beregnet vi at det minste dreiemoment som kreves for hele håndkruket lukkningsprosessen er 1.75 N·m.
Vi sammenlignet driftstider for tradisjonell manuell lukkemetode og fjernlukningsutstyret. Tabell 2 viser at bruk av fjernlukningsutstyret unngår risiko og forbedrer litt driftseffektivitet sammenlignet med ren manuell drift. Uten å øke tidskostnader, reduserer det betydelig sikkerhetsrisiko for operatører.
For å adressere sikkerhetsrisikoen for vedlikeholdsansatte som må operere eldre håndkrukete brytere i nærheten i det nåværende distribusjonsnett, foreslo og utviklet vi et hjelpemiddel. Det lar vedlikeholdsansatte holde avstand fra bryterutstyret og styre bryterlukking fjernt. Vi detaljerte de grunnleggende programvare- og maskinvaredelene av prototypen og dens bruk. Dreiemomenttester viser at dette fjernlukningshjelpemiddelet oppfyller dreiemomentkravene for håndkrukete brytere. Sammenlignet med tradisjonell driftsmetode, er driftstiden lik. Det unngår risiko for vedlikeholdsansatte å operere slike brytere i nærheten uten å øke tidskostnader, og utstyret har god ingeniør anvendelsesverdi.
