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国网福建省电力有限公司泉州供电公司沈谢林、洪卫东：转检修过程中35kV落地手车倾倒风险分析

文摘科技 2024-11-15 07:02 北京

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为提升开关柜燃弧状态下的柜体防爆能力，将其更新为铠装移开式户内交流金属封闭开关设备，增加了约0.06m的下门框，导致35kV落地手车在转检修过程中须沿引轨滑落至地面，克服落地高差。由于落地手车重心较高、后倾角较小，因而其倾倒风险较大。国网福建省电力有限公司泉州供电公司的沈谢林、洪卫东在2024年第7期《电气技术》上撰文，采用Solid Works对3种典型的35kV落地手车进行仿真，计算其重心并明确后倾角，得到转检修过程中35kV落地手车沿引轨自由滑落至地面的速度和倾倒临界速度，发现3种落地手车的落地速度均大于其倾倒临界速度，表明手车一旦受阻急停则必倾倒，威胁人身安全。

35kV铠装移开式空气绝缘金属封闭开关设备的代表型号为KYN，在电网中应用超过20年，截至2023年6月30日，国家电网公司统计其安装量已超过12万面。落地手车（简称手车）的平均质量超过400kg，最大的2500A断路器手车质量达750kg。

在35kV开关柜由开放式向封闭式换代过程中，为提高柜体机械强度和防爆能力，增加了下门框，导致柜内与地面存在约0.06m高差，手车进出须经4°～7°引轨进行辅助升降，在速度过快或地面（坡面）有阻挡时存在倾倒风险。2021年11月9日，某公司35kV电压互感器手车转检修时倾倒，1名操作人员被压致死。

本文通过仿真计算典型35kV电压互感器立式和卧式安装手车、1250A断路器手车的重心位置，利用后倾角和速度判断手车静态和动态受阻急停时是否存在倾倒风险。

1 35kV手车重心仿真

1.1 电压互感器立式安装手车重心仿真

电压互感器立式安装手车采用断路器底盘，集成触臂、熔丝、电压互感器和避雷器，在不调整底盘手车的情况下，电压互感器只有垂直立式安装，才能保证0.3m绝缘净空，但因此提高了手车重心，减小了倾倒角，更易倾倒。

采用Solid Works进行建模仿真导入元器件及质量，计算重心位置。电压互感器立式安装手车主要元器件见表1，仿真重心位置及前、后倾角如图1所示。重心仿真结果与实测重心偏差为：水平0.021m（向面板侧）、垂直0.005m（低）。电压互感器立式安装手车的前、后倾角分别为17°、8°，手车倾斜超出倾角必倾倒。

1.2 其他典型手车重心仿真

对定制低底盘的电压互感器卧式安装手车和常规1250A断路器手车进行仿真，主要元器件分别见表2和表3，重心位置及前、后倾角分别如图2和图3所示，仿真显示两种手车的前、后倾角分别为19°、20°和15°、11°。

表1 电压互感器立式安装手车主要元器件

图1 电压互感器立式安装手车仿真重心位置及前、后倾角

表2 电压互感器卧式安装手车主要元器件

表3 常规1 250A断路器手车主要元器件

2 35kV落地手车转检修过程分析

前倾一般在手车上坡或平地转运过程中发生，推力与重力分量反向，在实际工作中发生倾倒的概率极低，因此本文仅讨论后倾，即转检修过程中向后拉的过程，拉力与下坡重力分量叠加。

图2 电压互感器卧式安装手车重心位置及前、后倾角

图3 常规1 250A断路器手车重心位置及前、后倾角

2.1 引轨上的手车静态分析

图4 手车在引轨上的静态情况示意图

2.2 手车静态倾倒后危害分析

式（1）-式（9）

表4 手车倾倒落地极限速度与对人体的压强

由式（8）可知，手车倾倒速度与质量无关。由式（5）和式（9）可知，压强与手车质量、重心高度变化量成正比。当被压物越高时，危害越小；当被压物形变越小、时间越短时，危害越大；当被压物承压面越大时，危害越小。由表4可知：3种典型手车倾倒后对人体的压强均超101kPa（1标准大气压），最大约2.8标准大气压，相当于在人体上压18t重物，必危及生命。

2.3 手车自由滑落至地面阻挡分析

图5 手车重心提升高度示意图

式（10）-式（15）

表5 手车倾倒临界速度

图6 手车倾倒临界速度曲线

3 问题解决思路

表6 手车不倾倒反向施加最小抗倾倒力

图7 反向施加最小抗倾倒力示意图

4 结论

本文通过仿真计算3种典型35kV落地手车的重心位置和后倾角得出：手车静态不会倾倒；通过计算手车转检修自由滑落至地面的速度和3种典型手车配4°以上引轨的倾倒临界速度可知，落地速度均大于倾倒临界速度，手车受阻急停必倾倒；通过改变手车结构增大后倾角、简单更换引轨降低引轨角度，都能提高倾倒临界速度，降低倾倒可能；在不改变现状的情况下，可在转检修手车滑落过程中，通过双人施加反向力将手车速度控制在倾倒临界速度以下，从而避免手车受阻急停倾倒，确保操作安全。

本工作成果发表在2024年第7期《电气技术》，论文标题为“转检修过程中35kV落地手车倾倒风险分析”，本课题得到国网福建省电力有限公司泉州供电公司揭榜挂帅项目的支持。

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