Rozwój Urządzenia do Podnoszenia Wysokonapięciowych Przełączników Odcinających w Złożonych Środowiskach

W systemach energetycznych, wysokonapiowe wyłączniki w stacjach transformatorowych cierpią na starzejącą się infrastrukturę, poważne korozje, rosnącą liczbę defektów oraz niewystarczającą zdolność nośną głównego obwodu przewodzącego, co znacznie obniża niezawodność dostawy energii. Istnieje pilna potrzeba przeprowadzenia technicznej modernizacji tych długotrwale eksploatowanych wyłączników. W trakcie takich modernizacji, aby uniknąć przerwania dostawy energii do klientów, powszechną praktyką jest umieszczenie tylko bays poddawanej modernizacji w trybie konserwacji, jednocześnie pozostawiając sąsiednie bays pod napięciem. Jednakże ten sposób działania często prowadzi do niewystarczającej odległości między sprzętem poddawanym modernizacji a pobliskimi elementami pod napięciem, co nie spełnia wymagań co do bezpiecznej odległości podczas operacji podnośniczych—stwarzając istotne wyzwania dla normalnego utrzymania ruchu. Szczególnie, gdy sąsiednie bays nie mogą być wyłączone z napięcia, duże dźwigi nie są w stanie wykonać zadań podnośniczych ze względu na ograniczenia przestrzenne.

Aby umożliwić montaż i utrzymanie wyłączników w takich skomplikowanych warunkach, przeanalizowaliśmy problemy występujące na miejscu i proponujemy projektowanie i opracowanie specjalnego urządzenia podnośniczego dostosowanego do obsługi wyłączników w ograniczonych warunkach, co zapewni solidne wsparcie dla utrzymania sprzętu energetycznego.

Na podstawie wymagań projektowych i po przejrzeniu różnych konfiguracji małych dźwigów, a także uwzględniając specyficzne warunki montażu wysokonapiowego wyłącznika o napięciu 110 kV, stwierdziliśmy, że zamontowanie urządzenia podnośniczego bezpośrednio na podstawowej strukturze wyłącznika zapewnia lepszą stabilność, eliminuje ograniczenia terenowe, lepiej adaptuje się do skomplikowanych lokalizacji i umożliwia szybkie montowanie i demontaż przez trzyosobową ekipę (jak pokazano poniżej).

I. Projektowanie mechanizmów dźwigu

Zgodnie z różnymi funkcjonalnościami, mechanizmy dźwigu są klasyfikowane na cztery główne systemy: podnoszenie, poruszanie, obracanie i nachylanie.

(1) Mechanizm podnoszenia
Mechanizm podnoszenia składa się z jednostki napędowej, urządzenia do obsługi ładunku, systemu prowadzenia liny stalowej i urządzeń pomocniczych / bezpieczeństwa. Źródła energii obejmują silniki elektryczne lub spalinowe. System lin stalowych składa się z lin stalowych, bębnów i kombinacji kołowrotków ruchomych i nieruchomych. Urządzenia do obsługi ładunku występują w różnych formach—takich jak uchwyty, ramy rozprowadzające, haki, podnośniki elektromagnetyczne i chwytnice. Biorąc pod uwagę wymagania projektowe i środowisko podnoszenia wyłączników—i odnosząc się do dostępnych na rynku małych dźwigów—wybraliśmy kompaktowy winch jako jednostkę napędową i hak jako urządzenie do obsługi ładunku.

(2) Mechanizm poruszania
Mechanizm poruszania służy do regulacji położenia dźwigu w poziomie, aby zoptymalizować jego położenie robocze. Zwykle obejmuje system podtrzymujący i system napędowy. Nasz projekt wykorzystuje system podtrzymujący oparty na torach, gdzie stalowe koła poruszają się po profilu U podstawy wyłącznika. Ten podejście oferuje niskie opory toczenia, dużą nośność, silną adaptację do środowiska, łatwą produkcję i konserwację. Z uwagi na ograniczoną odległość poruszania w poziomie, system napędowy jest obsługiwany ręcznie dla uproszczenia.

(3) Mechanizm obracania
Mechanizm obracania składa się z zestawu łożyska obracającego i jednostki napędowej obracającej. Łożysko obracające wspiera obrotową górę na stałej pionowej kolumnie, zapewniając stabilny ruch obrotowy i zapobiegając przewróceniu lub oderwaniu. Jednostka napędowa obracająca dostarcza momentu obrotowego i przeciwstawia się siłom oporu podczas obracania.

(4) Mechanizm nachylania
W dźwigach żurawikowych, pozioma odległość między osią obrotu a środkiem linii urządzenia do obsługi ładunku nazywana jest "promieniem". Mechanizm nachylania reguluje ten promień. W zależności od charakterystyki pracy, mechanizmy nachylania są klasyfikowane jako operacyjne lub nieoperacyjne.

Nachylenie operacyjne odbywa się pod obciążeniem i służy do regulacji promienia podczas podnoszenia—na przykład, aby uniknąć kolizji między wieloma dźwigami lub dokładnie ustawić się nad stanowiskami pracy—wymagając wyższych prędkości nachylenia, aby zwiększyć efektywność.

Nachylenie nieoperacyjne odbywa się bez obciążenia, głównie do ustawienia haka przed podnoszeniem lub składania ramy do transportu. Takie operacje są rzadkie i używają niższych prędkości nachylenia.

II. Rozważania dotyczące masy elementów urządzenia podnośniczego
Ponieważ to urządzenie podnośnicze jest modułowym, przenośnym małym dźwigiem, masa elementów jest kluczowa. Nadmierna masa utrudniłaby montaż przez 2–3 osobową ekipę, potencjalnie uniemożliwiając udaną instalację. Dlatego kluczowe elementy zostały wykonane z stopu tytanu, z najcięższym pojedynczym elementem ważącym tylko 46 kg—umożliwiając szybkie montowanie i demontaż przez małą ekipę.

III. Procedura podnoszenia
Procedura podnoszenia wysokonapiowego wyłącznika za pomocą tego urządzenia jest następująca:
Pierwsze, pracownicy umieszczają izolowany drabinkę na profilu U podstawy wyłącznika. Z drabinki mocują płytę podstawową dźwigu do profilu U za pomocą zestawów zaciskowych kół kierujących, z kołami kierującymi zaangażowanymi w profil, aby zapobiec przewróceniu lub spadnięciu.

Po zainstalowaniu podstawy, dwóch pracowników montuje podporę ramy dźwigu na łożysko obrotowe SE7, a następnie mocuje kompaktowy winch pod nią. Następnie sekwencyjnie montują główną ramę, pomocniczą ramę i cylinder hydrauliczny. Pompę hydrauliczną i przyciski sterujące umieszczono na poziomie ziemi. Po zasilaniu operatorzy mogą wykonywać operacje podnoszenia całkowicie z poziomu ziemi.

Dodatkowo, dźwig wyposażony jest w system potrójnej ochrony bezpieczeństwa:

• Ostrzeżenie o bliskim napięciu wysokiego napięcia: Czujnik pola elektrycznego na szczycie ramy aktywuje alarm głosowy i automatyczne hamowanie, jeśli zostanie naruszona bezpieczna odległość od sąsiedniego sprzętu pod napięciem.

• Ochrona przed przeciążeniem: Czujnik napięcia przy połączeniu liny stalowej z hakiem ciągle monitoruje masę ładunku i kąt podnoszenia; naruszenia aktywują alarm i automatyczne hamowanie.

• Ochrona przed utratą zasilania: W przypadku nagłej utraty zasilania podczas podnoszenia, system automatycznie blokuje, aby zapobiec spadnięciu ładunku.

IV. Zalety zaprojektowanego urządzenia do podnoszenia

• Integruje czujniki pola elektrycznego i odkształcenia, aby dostarczać w czasie rzeczywistym głosowe ostrzeżenia dotyczące bliskiego sąsiedztwa wysokiego napięcia i przekroczenia obciążenia z automatycznym hamowaniem.

• Wyposażone w elektryczną podstawę obrotową zamocowaną do struktury kratownicowej, zapewniając stabilne i kontrolowane ruchy ramienia.

• Główne komponenty strukturalne (ramię, słup, podstawa) wykonane są z stopu tytanu – oferując odporność na korozję i znaczącą redukcję masy.

• Modułowy projekt umożliwia łatwe adaptowanie do różnych platform, tworząc podstawę dla przyszłego rozwoju i szerszych zastosowań.

Podsumowując, to urządzenie do podnoszenia wykorzystuje stop tytanu w kluczowych elementach, aby drastycznie zmniejszyć masę, posiada racjonalne podział funkcji ułatwiający montaż i demontaż, oraz wymaga tylko trzech osób do obsługi. Efektywnie rozwiązuje problemy związane z ograniczoną bezpieczną odległością i skomplikowanymi warunkami podczas konserwacji wysokonapięciowych przełączników, demonstrując silną praktyczność i potencjał do szerokiego wdrożenia.