Développement d'un Dispositif de Levage pour les Sectionneurs à Haute Tension dans des Environnements Complexes
Dans les systèmes électriques, les disjoncteurs haute tension dans les postes de transformation souffrent d'une infrastructure vieillissante, d'une corrosion sévère, d'un nombre croissant de défauts et d'une capacité de transport de courant insuffisante du circuit conducteur principal, compromettant considérablement la fiabilité de l'approvisionnement en électricité. Il est urgent de réaliser des rénovations techniques sur ces disjoncteurs en service depuis longtemps. Lors de ces rénovations, pour éviter d'interrompre l'approvisionnement en électricité des clients, la pratique courante consiste à mettre uniquement le baie en rénovation hors tension tout en maintenant les baies adjacentes sous tension. Cependant, ce mode opératoire entraîne souvent un espace insuffisant entre l'équipement en rénovation et les composants voisins sous tension, ne répondant pas aux exigences de distance de sécurité pour les opérations de levage sur site—ce qui pose des défis significatifs pour le travail de maintenance normal. En particulier, lorsque les baies adjacentes ne peuvent pas être mises hors tension, les grandes grues sont incapables de réaliser des tâches de levage en raison des contraintes spatiales.
Pour permettre l'installation et la maintenance des disjoncteurs dans de tels environnements complexes, nous avons analysé les défis sur site et proposé la conception et le développement d'un dispositif de levage spécialisé adapté au maniement des disjoncteurs dans des conditions limitées, fournissant ainsi un soutien robuste pour la maintenance des équipements électriques.
Sur la base des exigences de conception et après avoir examiné diverses configurations de petites grues, et en tenant compte de l'environnement spécifique d'installation des disjoncteurs haute tension de 110 kV, nous avons déterminé que le montage de la machine de levage directement sur la structure de base du disjoncteur offrait une stabilité supérieure, éliminait les limitations des conditions du sol, s'adaptait mieux aux sites complexes et permettait un assemblage et un démontage rapides par une équipe de trois personnes (comme illustré ci-dessous).
I. Conception des mécanismes de grue
Selon leurs différences fonctionnelles, les mécanismes de grue sont classés en quatre principaux systèmes : levage, translation, pivotement et flèche.
(1) Mécanisme de levage
Le mécanisme de levage comprend une unité motrice, un dispositif de manutention, un système de poulies et des dispositifs auxiliaires/sécuritaires. Les sources d'énergie comprennent des moteurs électriques ou des moteurs à combustion interne. Le système de poulies se compose de câbles, d'ensembles de tambours et d'une combinaison de poulies mobiles et fixes. Les dispositifs de manutention prennent diverses formes—telles que des anneaux de levage, des poutres de levage, des crochets, des aimants électromagnétiques et des pinces. En tenant compte des exigences de conception et de l'environnement de levage du disjoncteur—et en se référant aux petites grues commercialement disponibles—nous avons sélectionné un treuil compact comme unité motrice et un crochet comme dispositif de manutention.
(2) Mécanisme de translation
Le mécanisme de translation ajuste la position horizontale de la grue pour optimiser le placement de travail. Il comprend généralement un système de support de translation et un système de propulsion. Notre conception utilise un système de support guidé par rail, où des roues en acier coulissent le long du profilé en acier du socle du disjoncteur. Cette approche offre une faible résistance au roulement, une grande capacité de charge, une forte adaptabilité à l'environnement et une facilité de fabrication et de maintenance. Étant donné la distance de translation horizontale limitée, le système de propulsion est manuel pour simplifier.
(3) Mécanisme de pivotement
Le mécanisme de pivotement comprend un ensemble de palier rotatif et une unité de propulsion de pivotement. Le palier rotatif supporte la structure supérieure rotative sur la colonne verticale fixe, assurant un mouvement rotatif stable et empêchant le renversement ou le détachement. L'unité de propulsion de pivotement fournit le couple pour la rotation et contrecarre les forces de résistance pendant le pivotement.
(4) Mécanisme de flèche
Dans les grues à flèche, la distance horizontale entre l'axe de pivotement et l'axe central du dispositif de manutention est appelée "rayon." Le mécanisme de flèche ajuste ce rayon. Selon les caractéristiques opérationnelles, les mécanismes de flèche sont classés comme opérationnels ou non opérationnels.
La flèche opérationnelle se produit sous charge et est utilisée pour ajuster le rayon pendant le levage—par exemple, pour éviter les collisions entre plusieurs grues ou pour aligner précisément avec les postes de travail—nécessitant des vitesses de flèche plus élevées pour améliorer l'efficacité.
La flèche non opérationnelle se produit sans charge, principalement pour positionner le crochet avant le levage ou pour replier la flèche pour le transport. Ces opérations sont rares et utilisent des vitesses de flèche plus basses.
II. Considérations de poids des composants du dispositif de levage
Étant donné que ce dispositif de levage est une petite grue modulaire et portable, le poids des composants est crucial. Un poids excessif entraverait l'installation par une équipe de 2 à 3 personnes, potentiellement empêchant un déploiement réussi. Par conséquent, les composants clés ont été fabriqués en alliage de titane, avec la pièce la plus lourde pesant seulement 46 kg—permettant un assemblage et un démontage rapides par une petite équipe.
III. Procédure de levage
Le processus de levage du disjoncteur haute tension à l'aide de ce dispositif est le suivant:
Tout d'abord, les travailleurs placent un échelle isolée contre le profilé en acier du socle du disjoncteur. Depuis l'échelle, ils fixent la plaque de base de la grue au profilé en acier à l'aide d'assemblages de fixation à roulettes, avec les roues guidées à l'intérieur du profil pour prévenir le renversement ou la chute.
Après l'installation de la base, deux travailleurs montent le support de flèche de la grue sur le palier rotatif SE7, puis fixent le treuil compact en dessous. Ensuite, ils assemblent successivement la flèche principale, la flèche auxiliaire et le cylindre hydraulique. La pompe hydraulique et les boutons de commande sont situés au niveau du sol. Une fois alimenté, les opérateurs peuvent effectuer les opérations de levage entièrement depuis le sol.
De plus, la grue intègre un système de protection triple :
Avertissement de proximité haute tension : Un capteur de champ électrique à l'extrémité de la flèche déclenche des alarmes vocales et un freinage automatique si la distance de sécurité avec les équipements voisins sous tension n'est pas respectée.
Protection contre la surcharge : Un capteur de contrainte à la connexion du câble du crochet surveille en continu le poids de la charge et l'angle de levage ; les violations déclenchent des alarmes et un freinage automatique.
Protection contre la perte de puissance : En cas de coupure soudaine de l'alimentation pendant le levage, le système se verrouille automatiquement pour empêcher la chute de la charge.
IV. Avantages du dispositif de levage conçu
Intègre des capteurs de champ électrique et de déformation pour fournir en temps réel des avertissements vocaux de proximité à haute tension et de surcharge avec freinage automatique.
Comporte une base de roulement électrique à rotule fixée à la structure treillis, assurant un mouvement stable et contrôlé de la flèche.
Les composants structuraux principaux (flèche, colonne, plaque de base) utilisent un alliage de titane - offrant une résistance à la corrosion et une réduction significative du poids.
La conception modulaire permet une adaptation facile à diverses plateformes, jetant les bases pour le développement futur et des applications plus larges.
En résumé, ce dispositif de levage utilise un alliage de titane pour les composants critiques afin de réduire considérablement le poids, présente une zonation fonctionnelle rationnelle pour faciliter l'assemblage/désassemblage, et nécessite seulement trois personnes pour son opération. Il résout efficacement les défis posés par les faibles marges de sécurité et les environnements complexes lors de la maintenance des disjoncteurs à haute tension, démontrant une forte praticabilité et un potentiel d'adoption large.
