Розробка підйомного пристрою для високовольтних вимикачів у складних середовищах

У системах електропостачання високовольтні відключаючі пристрої на підстанціях страждають від старіння інфраструктури, значної корозії, зростання дефектів та недостатньої провідної здатності основного провідного шляху, що значно погіршує надійність електропостачання. Виникає необхідність проведення технічних модернізацій цих довгостроково використовуваних відключаючих пристроїв. Під час таких модернізацій, щоб уникнути переривання постачання електроенергії споживачам, типово робиться лише ремонт одного байку, а сусідні байки залишаються під напругою. Однак, цей режим роботи часто призводить до недостатнього відстаневого прогалу між обладнанням, яке ремонтується, та поблизькими живими частинами, що не задовольняє вимогам безпеки для підйомних операцій на місці—що створює значні проблеми для нормального проведення робіт з технічного обслуговування. Особливо, коли сусідні байки не можна знестии з напруги, великі крані не можуть виконувати підйомні завдання через просторові обмеження.

Для забезпечення встановлення та обслуговування відключаючих пристроїв у таких складних умовах, ми проаналізували наявні проблеми на місці та запропонували проектування та розробку спеціального підйомного пристрою, заточеного для роботи з відключаючими пристроями в обмежених умовах, що надає надійну підтримку для технічного обслуговування електрообладнання.

На основі вимог до проектування та після огляду різних конфігурацій невеликих кранів, враховуючи специфіку встановлювального середовища для високовольтних відключаючих пристроїв 110 кВ, ми визначили, що монтаж підйомного пристрою безпосередньо на базову конструкцію відключаючого пристрою забезпечує кращу стабільність, усуває обмеження зумовлені станом ґрунту, краще адаптується до складних місць, та дозволяє швидку збірку та розбірку командою трьох осіб (як показано нижче).

I. Проектування механізмів крана

Згідно з функціональними відмінностями, механізми крана поділяються на чотири основні системи: підйому, переміщення, повороту та нахилу.

(1) Механізм підйому
Механізм підйому складається з приводу, пристрою для обслуговування навантаження, системи блоків та допоміжних/безпекових пристроїв. Джерелами енергії можуть бути електродвигуни або двигуни внутрішнього згоряння. Система блоків включає блоки, барабанні установки та комбінацію рухомих та нерухомих блоків. Пристрої для обслуговування навантаження мають різні форми—такі як петлі, розпорки, гачки, електромагнітні підйомники та захвати. враховуючи вимоги до проектування та середовище підйому відключаючих пристроїв—та оглянувши доступні на ринку невеликі крани, ми вибрали компактний лебідку як привідний пристрій та гачок як пристрій для обслуговування навантаження.

(2) Механізм переміщення
Механізм переміщення регулює горизонтальне положення крана для оптимізації робочого місця. Зазвичай включаеться система підтримки переміщення та привідна система. Наш дизайн використовує направлячу систему, де сталеві колеса рухаються вздовж каналу сталевої основи відключаючого пристрою. Цей підхід забезпечує низький опір коттерів, високу навантажувальну здатність, сильну адаптивність до середовища, легкість виробництва та обслуговування. З урахуванням обмеженої відстані горизонтального переміщення, привідна система є ручною для простоти.

(3) Механізм повороту
Механізм повороту складається з поворотного підшипника та привідного пристрою повороту. Поворотний підшипник підтримує верхню обертальну конструкцію на нерухомій вертикальній стовпці, забезпечуючи стабільний обертальний рух та запобігання переверненню або відокремленню. Привідний пристрій повороту надає момент обертання та протидіє опорним силам під час повороту.

(4) Механізм нахилу
У кранах з вантами, горизонтальна відстань між центровою лінією повороту та центровою лінією пристрою для обслуговування навантаження називається "радіусом". Механізм нахилу регулює цей радіус. В залежності від характеристик роботи, механізми нахилу поділяються на робочі та неробочі.

Робочий нахил відбувається під навантаженням та використовується для регулювання радіусу під час підйому—наприклад, для уникнення зіткнень між кількома кранами або для точного вирівнювання з робочими місцями—що вимагає більшої швидкості нахилу для покращення ефективності.

Неробочий нахил відбувається без навантаження, головним чином для позиціювання гачка перед підйомом або для складання ванти для транспортування. Такі операції відбуваються рідко та використовують меншу швидкість нахилу.

II. Вагові характеристики компонентів підйомного обладнання
Оскільки цей підйомний пристрій є модульним, портативним невеликим краном, вага компонентів є критичною. Завищена вага могла б завадити встановленню командою 2-3 осіб, що може призвести до невдалого розгортання. Тому ключові компоненти виготовлені з титанового сплаву, з найважчою однією деталлю, яка важить лише 46 кг—що дозволяє швидку збірку та розбірку невеликою командою.

III. Процедура підйому
Процедура підйому високовольтного відключаючого пристрою за допомогою цього пристрою така:
Спочатку робітники розставляють ізольовану лістку на канальній сталі основи відключаючого пристрою. З лістки вони закріплюють основну плиту крана на канальній сталі за допомогою зажимних встановлень з направлячими колесами, з направлячими колесами, що встановлені в каналі, щоб запобігти переверненню або падінню.

Після встановлення основи, два робітники монтує підтримку стріви крана на поворотному підшипнику SE7, потім фіксують компактну лебідку під ним. Далі послідовно збираються основна стріва, допоміжна стріва та гіdraulic cylinder. Гіdraulic pump та кнопки управління розташовані на землі. Після підключення енергії, оператори можуть виконувати підйомні операції повністю з землі.

Крім того, кран включає трьохступінчасту систему безпеки:

• Попередження про близькість до високого напруги: датчик електричного поля на кінці стріви активує голосові попередження та автоматичне гальмування, якщо порушена безпечна відстань до суміжного живого обладнання.

• Захист від перенавантаження: датчик деформації на з'єднанні блоку з гачком неперервно контролює вагу навантаження та кут підйому; порушення викликає попередження та автоматичне гальмування.

• Захист від втрати енергії: у разі раптової втрати енергії під час підйому, система автоматично блокується, щоб запобігти падінню навантаження.

IV. Переваги розробленого підйомного пристрою

• Інтеграція сенсорів електричного поля та деформації для забезпечення реального часу голосових попереджень про близький високий напругу та перенавантаження з автоматичним гальмуванням.

• Використання електричної бази на поворотному підшипнику, закріплених до структури ферми, що забезпечує стабільне та кероване рух стріли.

• Основні конструктивні компоненти (стріла, стовп, основна плита) виготовлені з титанового сплаву — що забезпечує корозійну стійкість та значне зменшення ваги.

• Модульний дизайн дозволяє легко адаптувати пристрій до різних платформ, створюючи основу для майбутнього розвитку та ширшого застосування.

У цілому, цей підйомний пристрій використовує титановий сплав для ключових компонентів, щоб значно зменшити вагу, має раціональне функціональне зонування для легкого монтажу/демонтажу і потребує лише трьох осіб для операції. Він ефективно вирішує проблеми, пов'язані з обмеженою безпечною відстанню та складними умовами під час технічного обслуговування високонапігних відсікачів, демонструючи сильну практичність та потенціал для широкого застосування.