Razvoj uređaja za podizanje visokonaponskih prekidača u složenim okruženjima

U električnim sistemima, visokonaponski prekidači u pretvorama struju pate od starjenja infrastrukture, teške koroze, povećanja defekata i nedostatne kapaciteta za prenos struje glavnog vodnog puta, što značajno kompromitira pouzdanost snabdevanja strujom. Postoji nuzda za provedbom tehničkih nadogradnji ovih dugotrajno korišćenih prekidača. Tijekom takvih nadogradnji, kako bi se izbeglo prekid snabdevanja strujom potrošača, uobičajena praksa je da se samo boks sa nadogradnjom stavlja u održavanje, dok ostali susedni boksovi ostaju pod napajanjem. Međutim, ovaj način rada često dovodi do nedovoljnog razmaka između opreme koja se nadograđuje i okolnih živih elemenata, neispunjavajući zahteve za sigurnosnim razmacima pri radovima podizanja na terenu—što predstavlja značajnu izazov za normalno održavanje. Posebno kada susedni boksovi ne mogu biti isključeni, veliki kranovi ne mogu obaviti radove podizanja zbog prostornih ograničenja.

Da bi omogućili instalaciju i održavanje prekidača u takvim složenim uslovima, analizirali smo izazove na terenu i predlažemo dizajn i razvoj specijaliziranog uređaja za podizanje prilagođenog rukovanju prekidačima u ograničenim uslovima, time pružajući čvrstu podršku održavanju elektroopreme.

Na osnovu zahteva za dizajnom i nakon pregleda različitih konfiguracija malih kranova, uzimajući u obzir specifičan okruženje instalacije visokonaponskih prekidača od 110 kV, utvrdili smo da postavljanje uređaja za podizanje direktno na bazu prekidača pruža superiornu stabilnost, eliminira ograničenja uslova tla, bolje se prilagođava složenim lokacijama i omogućuje brzo montiranje i demontiranje timom od tri osobe (kao što je prikazano na slici).

I. Dizajn kranovskih mehanizama

Prema funkcionalnim razlikama, kranovski mehanizmi su kategorisani u četiri glavna sistema: mehanizam podizanja, mehanizam kretanja, mehanizam rotacije i mehanizam nagiba.

(1) Mehanizam podizanja
Mehanizam podizanja sastoji se od pogonske jedinice, uređaja za rukovanje opterećenjem, sistema za režiju žice i pomoćnih/sigurnosnih uređaja. Izvori energije uključuju električne motore ili motore unutrašnjeg sagorevanja. Sistem žica sastoji se od žica, bubnastih sklopova i kombinacije kliznih i fiksiranih blokova. Uređaji za rukovanje opterećenjem dolaze u različitim formama—poput petlji, štapova za širenje, kuka, elektromagnetskih podizalica i grabljiva. Uzimajući u obzir zahteve za dizajnom i okruženje podizanja prekidača—and referencirajući komercijalno dostupne male kranove—odabrali smo kompaktnu vinču kao pogonsku jedinicu i kuk kao uređaj za rukovanje opterećenjem.

(2) Mehanizam kretanja
Mehanizam kretanja prilagođava horizontalnu poziciju kranu kako bi se optimizirala radna pozicija. Obično uključuje sistem podrske za kretanje i pogonski sistem. Naš dizajn koristi sistem podrske sa vodiljkom, gde se čelični točkovi kreću duž profilne čelike baze prekidača. Ovaj pristup pruža nizak otpor klizanju, visoku nosivost, jaku adaptabilnost na okolišne uslove i lako proizvodnju i održavanje. Zbog ograničenog horizontalnog putovanja, pogonski sistem se ručno operira radi jednostavnosti.

(3) Mehanizam rotacije
Mehanizam rotacije sastoji se od sklopa ležajnih lopti i pogonske jedinice za rotaciju. Ležajne lopte podržavaju rotirajuću gornju strukturu na fiksiranoj vertikalnoj koloni, obezbeđujući stabilnu rotacionu kretanje i sprečavajući preokretanje ili odvajanje. Pogonska jedinica za rotaciju pruža moment za rotaciju i suprotstavlja se silama otpora tokom rotacije.

(4) Mehanizam nagiba
U kranovima sa ramenom, horizontalni rastojanje između centrline rotacije i centrline uređaja za rukovanje opterećenjem naziva se "radius." Mehanizam nagiba prilagođava ovaj radius. Prema karakteristikama rada, mehanizmi nagiba klasificiraju se kao operativni ili neoperativni.

Operativni nagib događa se pod opterećenjem i koristi se za prilagodbu radiusa tokom podizanja—na primjer, kako bi se izbegli sudari između više kranova ili kako bi se precizno poravnalo sa radnim mestima—zahtevajući veće brzine nagiba kako bi se poboljšala efikasnost.

Neoperativni nagib događa se bez opterećenja, uglavnom kako bi se pozicionirao kuk pre podizanja ili kako bi se složio ramen za transport. Takvi radovi su retki i koriste niže brzine nagiba.

II. Razmatranje težine komponenti opreme za podizanje
Budući da je ovo uređaj za podizanje modularni, prenosivi mali kran, težina komponenti je ključna. Prevelika težina bi spremila instalaciju timom od 2–3 osobe, potencijalno sprečavajući uspešnu implementaciju. Stoga su ključne komponente izrađene od legure titanijuma, sa najtežom pojedinačnom delom koja teži samo 46 kg—omogućavajući brzo montiranje i demontiranje timom od malobrojnih osoba.

III. Procedura podizanja
Proces podizanja visokonaponskog prekidača koristeći ovaj uređaj je sledeći:
Najpre, radnici postavljaju izolovana stezala uz profilnu čeliku baze prekidača. Sa stezala, oni fiksiraju bazu kranova na profilnu čeliku koristeći sklope za klampiranje sa vodiljkama, sa vodiljkama ugrađenim u profilnu čeliku kako bi se sprečilo prevrtanje ili pad.

Nakon instalacije baze, dva radnika montiraju nosač ramena kranova na SE7 ležajnu loptu, zatim fiksiraju kompaktnu vinču ispod njega. Zatim redom montiraju glavno rameno, pomoćno rameno i hidraulični cilindar. Hidraulični pumpa i kontrole dugmići su smješteni na nivou tla. Kada je energija uključena, operatori mogu obaviti radove podizanja u potpunosti sa tla.

Dodatno, kran uključuje trostruku sistemu zaštite:

• Upozorenje o blizini visokog napona: Senzor električnog polja na vrhu ramena aktivira glasna upozorenja i automatsko zaustavljanje ako se nadmešta sigurnosni razmak do susedne žive opreme.

• Zaštita od preopterećenja: Senzor deformacije na vezu žice kuka neprekidno monitori težinu opterećenja i ugao podizanja; prekršaje aktiviraju alarme i automatsko zaustavljanje.

• Zaštita od gubitka energije: U slučaju nečekanog prekida energije tokom podizanja, sistem automatski zaključava kako bi se sprečio pad opterećenja.

IV. Prednosti dizalnog uređaja koji je dizajniran

• Integrira senzore električnog polja i deformacije kako bi pružao stvarne vremenske upozorenja o blizini visokih napona i preopterećenju sa automatskim kočenjem.

• Omotni nosač na bazi električnog loptastog ležaja pričvršćen na strukturu rešetkaste konstrukcije osigurava stabilan i kontrolisan pokret ramena.

• Glavni strukturni elementi (rameno, stub, podloga) koriste titanijumski legirani materijal – što pruža otpornost na koroziiju i značajno smanjenje težine.

• Modularni dizajn omogućava laku adaptaciju na različite platforme, stvarajući temelj za budući razvoj i šire primene.

Zaključno, ovaj dizalni uređaj koristi titanijumski legirani materijal za ključne komponente kako bi drastično smanjio težinu, ima racionalnu funkcionalnu zonu za lakše montiranje/demontiranje i za njegov rad je potrebno samo tri osobe. Efektivno rešava izazove predstavljene ograničenim sigurnosnim razmacima i složenim okruženjima tokom održavanja visokonaponskih disjunktera, pokazujuci snažnu praktičnost i potencijal za široku primenu.