Udvikling af en hejsedevise til højspændingsafbrydere i komplekse miljøer

I elforsyningssystemer har højspændingsafbrydere i understationer lidt under for aldring af infrastruktur, alvorlig korrosion, øget defekthældighed og utilstrækkelig strømførende kapacitet i den primære ledningscirkuit, hvilket betydeligt har nedsat pålideligheden af strømforsyningen. Der er en akut behov for at gennemføre tekniske opgraderinger af disse længere tid anvendte afbrydere. Under sådanne opgraderinger, for at undgå afbrydelse af kundens strømforsyning, er det almindelige praksis kun at sætte den opgraderingsbås under vedligeholdelse, mens de nærliggende båse forbliver spændingsførte. Dog resulterer denne driftsform ofte i utilstrækkelig afstand mellem udstyret under opgradering og nærliggende livekomponenter, hvilket ikke opfylder sikkerhedsafstands krav for stedlige løftningsoperationer—hvad som stiller betydelige udfordringer for normale vedligeholdelsesarbejder. Særligt når de nærliggende båse ikke kan deaktiveres, kan store kraen ikke udføre løftningsopgaver grundet pladsbegrænsninger.

For at muliggøre installation og vedligeholdelse af afbrydere i sådanne komplekse miljøer, har vi analyseret de stedlige udfordringer og foreslår design og udvikling af et specialiseret løftningsanlæg til håndtering af afbrydere under begrænsede forhold, hvilket giver solid støtte til vedligeholdelse af strømudstyr.

Baseret på designkrav og efter at have gennemgået forskellige konfigurationer af små kraen, og med hensyn til den specifikke 110 kV højspændings afbryderinstallation, fastslåede vi, at montering af løftningsmaskinen direkte på afbryderens basistruktur giver bedre stabilitet, eliminerer begrænsninger fra grundforhold, passer bedre til komplekse steder, og gør det muligt for et team på tre personer at montere og demontere hurtigt (som vist nedenfor).

I. Design af kraemekanismer

Ifølge funktionelle forskelle er kraemekanismer inddelede i fire hovedsystemer: løftnings-, bevægeligs-, drejnings- og hælingsmekanismer.

(1) Løftningsmekanismen
Løftningsmekanismen består af en drevenhed, en lasthåndteringseenhed, et trådkabelsystem og hjælpe/sikkerhedsenheder. Strømkilder inkluderer elektriske motorer eller brændstofmotorer. Trådkabelsystemet består af trådkabler, trommelkomponenter og en kombination af flytbare og faste puljer. Lasthåndteringseenheder kommer i forskellige former—som løfteøjne, sprederbjælker, hage, elektromagnetiske løfter og greber. Med hensyn til designkrav og omgivelser for afbryderløftning—and referencer til kommersielt tilgængelige små kraen—valgte vi en kompakt vindmaschine som drevenhed og en hage som lasthåndteringseenhed.

(2) Bevægeligsmekanismen
Bevægeligsmekanismen justerer kraens position vandret for at optimere arbejdsplacering. Den indeholder typisk et rullestoksystem og et drevsystem. Vores design anvender et sporledet støttesystem, hvor stålhjul kører langs kanalstål på afbryderens base. Dette tilgang tilbyder lav rullemodstand, høj lastevne, stærk miljøtilpasning og nem produktion og vedligeholdelse. Givet den begrænsede vandrette bevægelsesafstand, er drevsystemet manuelt opereret for simplicitets skyld.

(3) Drejningsmekanismen
Drejningsmekanismen består af en drejningsleje og en drejningsdrevenhed. Drejningslejen understøtter den roterende øverste struktur på den faste lodrette søjle, der sikrer stabil rotationsbevægelse og forhindrer tipning eller løsrivning. Drejningsdrevenheden leverer drejningstork for rotation og modvirker modstandskræfter under drejning.

(4) Hælingsmekanismen
I jib-type kraer kaldes den vandrette afstand mellem drejningscentrallinjen og lasthåndteringseenheden "radius". Hælingsmekanismen justerer denne radius. Baseret på driftsegenskaber er hælingsmekanismer inddelt i operationelle og ikke-operationelle.

Operationel hæling foregår under last og bruges til at justere radius under løftning—for eksempel for at undgå kollisioner mellem flere kraer eller for at præcis justere med arbejdsstationer—hvilket kræver højere hælingshastigheder for at forbedre effektiviteten.

Ikke-operationel hæling foregår uden last, primært for at positionere hagen før løftning eller for at folder boomen til transport. Sådanne operationer er sjældne og bruger lavere hælingshastigheder.

II. Overvejelser angående vægt af løftningsudstyrkomponenter
Eftersom dette løftningsanlæg er et modulart, bærbar lille kra, er komponentvægt afgørende. For stor vægt ville hindre installation af et 2–3 personer hold, potentielt forhindre vellykket installation. Derfor blev nøglekomponenter fremstillet af titaniumlegering, med den tungeste enkelte del vejdende kun 46 kg—hvilket gør det muligt for et lille hold at montere og demontere hurtigt.

III. Løftningsprocedure
Løftningsprocessen for højspændingsafbryderen ved hjælp af dette anlæg er følgende:
Først placerer arbejderne en isoleret stige mod kanalstålet på afbryderens base. Fra stigen fastgør de kraens bundplate til kanalstålet ved hjælp af guidehjulsklemmekomponenter, med guidehjul engageret i kanalen for at forhindre tipning eller fald.

Efter basemontering monterer to arbejdere kraens boomsupport på SE7-drejningslejen, derefter fastgør de den kompakte vindmaschine under den. Herefter monterer de sekventielt hovedboom, hjælpeboom og hydraulisk cylinder. Hydraulisk pumpe og kontrolelementer er placeret på jorden. Når aktiveret, kan operatørerne udføre løftningsoperationer helt fra jorden.

Desuden inkluderer kraen et trefoldt sikkerhedssystem:

• Højspændningsnærhedsvarning: En elektrisk felt sensor ved boomsiden udløser talealarmer og automatisk bremsning, hvis sikkerafstanden til nærliggende liveudstyr overtrædes.

• Overbelastningsbeskyttelse: En spændsensor ved hagens trådkabelforbindelse overvåger løbende lastvægt og løftningsvinkel; overtrædelser udløser alarmer og automatisk bremsning.

• Strømtabbeskyttelse: I tilfælde af pludseligt strømtab under løftning, låser systemet automatisk for at forhindre lastnedslip.

IV. Fordele ved det udformede hæveapparat

• Integrerer elektriske felt- og spændingssensorer for at give realtidshøjkspændningsadvarsel og overbelastningslydvarsling med automatisk bremse.

• Har en elektrisk slewing-bearing base, der klemmes til truss-strukturen, hvilket sikrer stabil og kontrolleret bevægelse af armen.

• De vigtigste strukturelle komponenter (arm, søjle, bundplade) anvender titaniumlegering—hvilket giver korrosionsbestandthed og betydelig vægtreduktion.

• Modulær design gør det nemt at tilpasse sig forskellige platforme, hvilket ligger grundlaget for fremtidig udvikling og bredere anvendelser.

Samlet set bruger dette hæveapparat titaniumlegering til de kritiske komponenter for at drastisk reducere vægten, har rationelt funktionszoning for nem montering/afmontering, og kræver kun tre personale til drift. Det løser effektivt udfordringerne i forbindelse med begrænsede sikkerhedsklarancer og komplekse miljøer under vedligeholdelse af højkspændningskontakter, hvilket viser stærk praktisk anvendelighed og potentiale for bred anvendelse.