電力系統(tǒng)展開(kāi)式高壓試驗(yàn)車研究

摘要：按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有投入使用的電氣設(shè)備必須進(jìn)行交接試驗(yàn)，且每隔3～5年需要進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。為滿足電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的試驗(yàn)需求，結(jié)合展開(kāi)式廂體技術(shù)，研制出展開(kāi)式高壓試驗(yàn)車，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)化、移動(dòng)化、多速化，并進(jìn)一步結(jié)合液壓電控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)車的智能自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)車；展開(kāi)式；電氣設(shè)備

中圖分類號(hào)：U469.6? 收稿日期：2023-03-02

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.06.013

1 前言

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》要求，所有電氣設(shè)備在新投入之前必須完成交接試驗(yàn)，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 596-2021《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》還規(guī)定，電氣設(shè)備3～5年后必須進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，以確保設(shè)備各項(xiàng)性能符合使用要求。預(yù)防性試驗(yàn)、交接試驗(yàn)的項(xiàng)目和方法基本相同，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括交流耐壓試驗(yàn)和局放試驗(yàn)。然而，高壓電氣設(shè)備一般安裝在野外，因此，試驗(yàn)時(shí)需將試驗(yàn)設(shè)備運(yùn)輸至野外。

目前，試驗(yàn)設(shè)備大多采用卡車運(yùn)輸?shù)姆绞剿椭连F(xiàn)場(chǎng)，并沒(méi)有專門的高壓試驗(yàn)車。出發(fā)前，采用吊車或者叉車將設(shè)備放置到卡車上，簡(jiǎn)單地進(jìn)行臨時(shí)固定。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，再通過(guò)吊車或者叉車將設(shè)備卸下，臨時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置、接線等[1]。該種方式存在以下問(wèn)題：

a.高壓試驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴，在臨時(shí)的運(yùn)輸過(guò)程中，極易損壞設(shè)備，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，延誤作業(yè)時(shí)間。

b.設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中，高壓設(shè)備固定不可靠，易造成設(shè)備掉落，存在安全隱患。

c.試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)搭建，安全防護(hù)措施不可靠，易發(fā)生觸電事故或其他安全事故。

d.高壓試驗(yàn)設(shè)備接線復(fù)雜，較為專業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行連接，容易發(fā)生接線錯(cuò)誤，導(dǎo)致高壓試驗(yàn)設(shè)備或電氣設(shè)備損壞，甚至?xí){到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的人身安全。

綜上所述，研制一款可以快速到達(dá)試驗(yàn)場(chǎng)地，快速布置試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)裝備十分必要。在此僅以用于110 kV高壓電纜的耐壓試驗(yàn)、局放試驗(yàn)以及故障定位的試驗(yàn)車的研制展開(kāi)闡述。

2 電氣設(shè)備試驗(yàn)

2.1 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)

電氣設(shè)備交接試驗(yàn)指電氣設(shè)備安裝竣工后的驗(yàn)收試驗(yàn)。新安裝的電氣設(shè)備必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)合格，才能辦理竣工驗(yàn)收手續(xù)[2]。其執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。

2.2 電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)

電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)是指對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行的設(shè)備按照規(guī)定的試驗(yàn)條件（如規(guī)定的試驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境條件、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)電壓等）、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)周期所進(jìn)行的檢查、試驗(yàn)或監(jiān)測(cè)。電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)DL/T 596-2005《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)的目的是將試驗(yàn)結(jié)果與該設(shè)備歷次試驗(yàn)結(jié)果相比較，與同類設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果相比較，參照相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)變化規(guī)律和趨勢(shì)，進(jìn)行全面分析后，判斷設(shè)備能否繼續(xù)投入運(yùn)行。它是預(yù)防發(fā)生事故和設(shè)備損壞以及保障設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施[3-4]。

2.3 試驗(yàn)設(shè)備安全距離要求

根據(jù)以上電氣設(shè)備的試驗(yàn)要求，確定高壓試驗(yàn)車各試驗(yàn)設(shè)備的安全距離，如表1所示，該數(shù)據(jù)是作為試驗(yàn)車設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

3 高壓試驗(yàn)車的整車布置

3.1 基本結(jié)構(gòu)組成

該高壓試驗(yàn)車由專用二類底盤、鋼制廂體及相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備組成。鋼制廂體為展開(kāi)式結(jié)構(gòu)，其上頂蓋、后尾門、兩側(cè)翼門均為活動(dòng)部件，前部設(shè)有休息控制室。試驗(yàn)時(shí)，展開(kāi)式廂體的上頂蓋往上升起，后尾門往后推移，兩側(cè)翼開(kāi)門分別上下翻轉(zhuǎn)，以此加大與試驗(yàn)設(shè)備的距離，達(dá)到試驗(yàn)要求的安全距離。

如圖1所示，試驗(yàn)設(shè)備包括高壓電抗器、勵(lì)磁變壓器、分壓器、變頻電源、補(bǔ)償電容器及其他便攜式試驗(yàn)儀器，便攜式試驗(yàn)儀器不需設(shè)置安全距離，均設(shè)置在休息控制室內(nèi)，展開(kāi)式廂體內(nèi)安裝高壓電抗器等大型的且需要安全距離的設(shè)備。

3.2 展開(kāi)式廂體總成

如圖2所示，展開(kāi)式車廂分為固定部分與展開(kāi)部分，固定部分包括底架與前控制室，展開(kāi)部分包括上翻側(cè)門、下翻側(cè)門、升降頂棚、伸縮后尾架，以及展開(kāi)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括升降臂、伸縮臂、下翻機(jī)構(gòu)等。廂體在結(jié)構(gòu)上采用骨架+蒙皮的形式。

3.2.1 上頂棚結(jié)構(gòu)

上頂棚前端連接前升降臂，后端連接后升降臂，存在前后受力不勻的情況，所以整個(gè)頂棚的強(qiáng)度和剛度要求較高，以盡量消除因受力不均帶來(lái)的前后不同步問(wèn)題，故上頂棚主框架采用60×3方管拼焊而成，中間增加兩根100×80×4的折彎板拼焊的主梁，主梁從前到后貫穿整個(gè)頂棚（圖3）。后尾架伸縮的上伸縮臂固定安裝在兩根主梁上。

3.2.2 上翻側(cè)門、下翻側(cè)門結(jié)構(gòu)

上翻側(cè)門、下翻側(cè)門的主框架采用矩形管拼焊而成，中間貫穿1根C形加強(qiáng)折彎板作為主梁（圖4），用以加強(qiáng)整個(gè)側(cè)門的強(qiáng)度、剛度。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮油缸的連接點(diǎn)位于主梁上。因側(cè)門長(zhǎng)度過(guò)大，平面度采用壓焊來(lái)控制，故在每個(gè)橫梁兩端增加角鋼，方便施焊，提高整個(gè)側(cè)門的平面度。

上下翻側(cè)門兩端帶有扣槽，扣槽的作用主要有兩個(gè)，一個(gè)是用來(lái)扣住廂體側(cè)楞上的凸臺(tái)，提高廂體收合狀態(tài)的穩(wěn)定性，另一個(gè)作用是當(dāng)作前后導(dǎo)水槽使用。

3.2.3 后尾架結(jié)構(gòu)

后尾架的伸縮依靠上下伸縮臂，若上下伸縮臂都設(shè)置油缸，則同步性很難保證，故只在下伸縮臂內(nèi)設(shè)置油缸，依靠后尾架的剛性帶動(dòng)上伸縮臂運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)后尾架的剛性要求很高。后尾架采用80×4矩形管拼焊成形，中間開(kāi)有門洞，用于車內(nèi)設(shè)備的檢修（圖5）。

3.2.4 翻門翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

因頂棚、后尾架均為展開(kāi)式，且考慮高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備需求的安全距離，車廂在展開(kāi)時(shí)，后尾不能有任何障礙物，所以后尾處沒(méi)有立柱等車廂結(jié)構(gòu)，下翻側(cè)門的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)若直接采用油缸推拉就沒(méi)有鉸接位置，故下翻側(cè)門的翻轉(zhuǎn)必須借助過(guò)渡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由底座、動(dòng)力油缸、安裝鉸接座、連桿等組成，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)的特性，實(shí)現(xiàn)小行程、小安裝距油缸推動(dòng)翻轉(zhuǎn)側(cè)門打開(kāi)90°，如圖6所示。

3.2.5 伸縮臂結(jié)構(gòu)

如圖7所示，展開(kāi)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為圓形伸縮臂，與常規(guī)矩形伸縮臂相比，圓形伸縮臂在截面積相同情況下剛度更高，其次圓形伸縮臂的導(dǎo)向性更好，運(yùn)動(dòng)間隙更好控制，運(yùn)動(dòng)誤差更小。

3.3 車廂展開(kāi)的控制

根據(jù)整個(gè)車廂的動(dòng)作特點(diǎn)和密封結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，車廂展開(kāi)的順序?yàn)椋荷戏T打開(kāi)-下翻門打開(kāi)-后尾架伸開(kāi)-折疊梯翻轉(zhuǎn)-上頂棚上升。車廂的收合順序與之相反。采用控制程序和行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)車廂的展開(kāi)收合。車廂展開(kāi)過(guò)程示意圖見(jiàn)圖8。

4 試驗(yàn)車主要功能及技術(shù)參數(shù)

4.1 主要功能

試驗(yàn)車的功能主要圍繞電氣設(shè)備的交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)，以滿足電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的需求為準(zhǔn)。試驗(yàn)車主要功能如表2所示。

4.2 主要技術(shù)參數(shù)

通過(guò)展開(kāi)式車廂的研制，最終各試驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際安全距離如表3所示。對(duì)比表1與表3數(shù)據(jù)可知，廂內(nèi)所有試驗(yàn)設(shè)備的安全距離距達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求值，試驗(yàn)車符合電力系統(tǒng)高壓試驗(yàn)需求。

5 結(jié)語(yǔ)

研制了針對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的展開(kāi)式高壓試驗(yàn)車，該車具有自動(dòng)展開(kāi)、自動(dòng)收合功能，可以給電力系統(tǒng)的高壓電站、變電所等場(chǎng)所的設(shè)備，提供交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)的服務(wù)。經(jīng)試制驗(yàn)證，完全滿足需求，具備量產(chǎn)推廣能力。

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作者簡(jiǎn)介：

于百業(yè)，男，1990年生，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造和應(yīng)急專用車。