研制低压开关安全操作棒

梁云斐　朱新强　郭乃超　杨雄盛

摘要：本文研制开发一种低压开关操作专用棒，项目的成功应用将改变传统低压开关的操作方法，为操作低压开关提供一种更加安全、稳定可靠、高效的方式，保证线路设备和人身的安全，提高电网安全水平。

关键词：低压开关；安全操作棒；设计；研制

中图分类号TM5 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0025-02

1.项目研究目的

本项目主要对低压开关操作技术进行研究，开发一种低压开关操作专用棒，采用试验设备进行各种性能测试，使其材质强度、安全性能、绝缘性能等技术参数符合相关规范要求。项目的成功应用将改变传统低压开关的操作方法，为操作低压开关提供一种更加安全、稳定可靠、高效的方式，保证线路设备和人身的安全，提高电网安全水平。

本项目以现有的低压开关操作方式为参考，设计研发低压开关专用操作棒，降低低压开关操作难度及其作业风险。

2.项目实施

2.1低压开关安全操作的现状分析

根据资料统计显示，2013年下半年——2014年上半年低压开关故障跳闸105次，其中手动合闸次数占比率为94.28%，自动重合次数占比率为0.05%。从数据上看，手动合闸占绝对比例。而低压开关操作存下以下问题。

1）由于现时运行中的低压开关受雷击，外部无痕迹，试合开关时本体短路或爆炸，造成人员伤害。

2）低压开关操作机构用力太重，操作柄接触面较少，需要两人合力。但空间有限，合闸困难。

3）现时使用的操作棒，在操作时因接触点太少，用力过大容易出现滑偏，容易碰及带电体等现象而造成作业风险提高。

此外，《低压开关操作规范》还指出必要时可使用绝缘操作棒替用手直接接触开关，能使人体与设备保持距离。但实际操作中绝缘操作棒规格参差不齐，很难保证操作规范。而常被使用的绝缘操作棒在操作中存在以下两个弊端。1）不能很好的卡住开关操作把手，可在操作的时候出现滑偏的现象。2）绝缘操作棒不能降低低压开关的操作力度，操作者不能有效调控自己的操作力度，可带给操作者人身安全隐患。两者均会造成操作难度增大，作业风险提高。

经过研究分析，针对以上低压开关操作方式存在的不足，可以尝试研发出新的低压开关专用绝缘操作棒代替现有的操作方式，采用试验机进行各种性能测试，满足相关的技术参数和规范，降低低压开关操作难度及其作业风险。

3.低压开关安全操作棒的研制

针对开关操作机构设计不合理的问题。汇总出理想材料的几项要求：1）易携带。2）与低压开关操作把柄吻合高。3）易操作。

3.1低压开关安全操作棒的材料研制

低压安全操作棒的设计源于对低压开关的操作需求，再结合现有生产工器具的材质，发现常用铁金属、镀铬金属和不锈钢金属。

其中铁（银白色金属光泽）有延展性和导热性，适合进行加工打磨，但是因为其在空气中容易发生氧化等化学反应，影响工具的耐性。

镀铬金属是指金属没有镀锡，但可取代马口铁用途的涂层钢板。再者本来是指适合此类用途的任何种类钢板，但后来则专指经铬酸电解处理的薄钢板。这种薄钢板的底层是金属铬，表层则是覆盖着一层由铬的水合氧化物组成的薄膜。由镀铬金属研制的工具具有以下的特点：1）表面平整、光洁、易于脱模，为保证产品之光洁、平整。2）不会生锈，一点锈斑都不会有。3）镀的过程中原零件变形小，表层镀铬后可增强硬度（HR65以上），耐高温达500～C耐腐蚀、防酸、耐磨损，确保工具的稳定的表面质量。

不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学腐蚀介质（酸、碱、盐等化学浸蚀）腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。

因此在材料选择方面本小组选择了镀铬金属与耐酸不锈钢。以耐酸不锈钢为原料，采用内外金属套管叠加组合，将不锈钢套管与镀铬金属套管紧密结合，外加内陷式螺丝加以稳固，整个部件近乎无缝结构。

为了使金属套管和操作手柄更好地衔接起来，因此在设计加强件的结构中，添加了弹簧加金属小球结合的小配件，利用弹簧受力压缩后，以金属小球为媒介将金属套管和操作手柄结合在一起。

结合操作手柄的实际应用情况，设计护套须具有绝缘性良好、耐老化、耐腐蚀等性质，因此，选择了在一般PE护套的基础上，增加LSZH材料，提高护套的使用性能。此部分还设计为可卸载式，可随时更换绝缘性能良好的手柄，当它被磨损或者不符合绝缘标准的时候，可以降低工具更换的成本和加大操作人员的安全性。

3.2低压开关安全操作棒各零部件的研制

低压安全操作棒由三部分组成（如图1、2所示），第一部分为一带有两组方形材质与低压开关把柄经过两组方形口衔接，通过凸位项托加固，可根据开关把柄选择大小来选择方形口，达到防滑偏效果；第二、三部分为一活动带齿轮的接驳固件及带圆孔齿轮的操作手柄，在两者的接驳处加装有一闭锁开关，其工作原理类同日常使用的紧线器，设计为多角度旋转，并且操作人员可根据低压绝缘操作棒需要旋转的方向锁定闭锁开关的方向，这可以解决在拉合低压开关时出现的滑偏、用力难的问题。亦可以让操作人员随时调节力度，以降低操作难度和作业风险。操作手柄会根据“杠杆定律”来调节作业人员的操作力度，达到省力的作用。操作手柄采用绝缘护套，与带电部位增加40公分左右的距离，假设试合开关时发生本体短路爆炸，也能大大降低作业风险。

3.3低压开关安全操作棒的性能测试

1）外观检测。（1）产品各部件间衔接紧密，不得有松动的现象。（2）产品表面应光滑、圆整、截面无明显的砂眼等。（3）产品绝缘部分应完好，无破裂，无凹凸。

2）电气测试。工频干闪电压测试。参考标准GB/T 13035-2008低压绝缘操作棒，试验前，将试样（低压绝缘操作棒绝缘部分）放在50～C的干燥箱里进行1h的烘干，然后自然冷却5min，在规定的试验环境中进行试验，测试结果表明，试样绝缘性能良好。

3.4低压开关安全操作棒的安装工艺设计

1）先用内陷式螺丝将不锈钢套管与镀铬金属套管紧密结合。

2）按下操作手柄处的按钮，利用弹簧受力压缩后，

以金属小球为媒介将金属套管和操作手柄结合在一起。

3）顺着螺纹组合操作手柄绝缘部分。

3.5质量检查与记录

4）完成组合后，检查各个部件是否安装正确，组合是否紧密，受力是否正常。

5）检查操作手柄能否垂直套管部位360°旋转。

6）检查操作手柄绝缘部分是否完好，无破裂，无凹凸。

7）如上述检查正常，使用喷漆或其他标记方法，方便日后对拉线的维护与检查。

4.项目成果

利用扭力板手检验产品成效，测试对象为800A低压开关（以断路器为例），己知操作棒的长度L2=400mm，800A低压开关的最小合上力FI=200N，L1（动触头）=50mm，根据FI*LI=F2*L2，求得F2=25N。同理，拉开时F=15N。而实际测试结果显示使用扭力板手拉开低压开关需要15-19N，使用扭力板手合上低压开关需要25-29N。两者均符合预算结果。

项目通过对一种低压开关（以断路器为例）操作的研究，设计开发出低压开关专用绝缘操作棒，并投入使用。项目成果可提供一种更加安全、稳定可靠、高效的操作方式，改变传统低压开关拉合的操作方式，保证电力线路的正常运行和人身的安全，提高电网安全水平，降低低压开关操作难度及其作业风险。