文/陈耀标 赵建永 徐维力

近年来，GIS组合电器现已被广泛地应用于各个电压等级的骨干电网中。为解决GIS设备在多层建筑狭小室内空间的搬运与精确对接难题，研制了一种轻便、实用的GIS设备电动搬运装置，此装置具有夹持装卸、液压升降、电动行走等功能，应用后能显著减轻GIS设备室内搬运的劳动强度、提升作业效率。

1.引言。

GIS设备指由高压断路器、隔离开关、互感器、母线等设备封装组成的气体绝缘组合电器，由于其具有显著的结构紧凑、占地面积小、运行可靠性高、维护工作量少、配置灵活等优点，而被广泛应用在各电压等级的电网中。近年来，为节约占地，多层室内布置的GIS设置方案被越来越多采用，而随着电压等级与输送容量的提升，相应电网GIS设备尺寸重量也不断攀升，一台大型GIS设备外观尺寸可达8.0×2.0×3.0m,重量可达12T，而一个变电所通常有数十台GIS设备。在GIS设备建设安装施工或设备检修时，受多层建筑楼面承重与狭小作业空间限制，大型的吊装与搬运机械通常无法使用，GIS设备室内搬运普遍存在较大难度。目前的电网GIS设备通常被分段封装在一个H15至H20型钢制成矩形框架内，为缩小设备整体尺寸、方便紧凑拼接，GIS设备通常都没有设计专用顶升点，矩形型钢框架均为直接落地形式。在大型GIS设备室内搬运时，通常先需在设备框架底梁与基础间找到一处稍大的间隙，将撬棒伸入间隙处，依靠人力多次撬动，将间隙扩大到约50mm；然后放入爪式液压千斤顶托爪，通过摇杆操作将设备底梁顶升到离地100mm，再在底梁下放入排架滚杠或搬运坦克车，通过人力推拉或卷扬机牵引方式移位到指定安装位置；最后通过使用爪式液压千斤顶、撬棒方式使设备降落在基础平台上。这种传统的搬运方式劳动强度大、效率低、在作业安全与现场文明施工方面都有待改进。为此，我们研发了一种轻便、实用的，具有夹持装卸、液压升降、电动行走等一体化功能的GIS专用搬运装置。

2.GIS设备电动搬运装置结构。

GIS设备电动搬运装置主要包括两只夹持式重载万向轮、两只夹持式电动驱动轮、一套姿态及移动控制系统组成。

2.1 夹持式重载万向轮机构由一支夹持式金属臂、一个液压千斤顶，一只重载万向脚轮，动力电池，遥控接收装置，定位锁销等组成，其结构如图1所示。夹持式金属臂由7075航空铝合金制成，其中部有下悬的水平卡槽，通过卡槽夹持在H钢翼板上。金属臂前端有两个直径16mm的圆孔，圆孔中装有按压式快卸销，当快卸销往下伸出时能使金属臂与H钢的上翼板锁紧、快卸销往上退回圆孔中时，解除锁紧便于金属臂卸下。集成式液压千斤顶额载10T，工作行程120mm，工作压力16Mpa，电压 48V,功率600W。千斤顶缸体为铝合金材质、不锈钢材质的顶杆有中空结构，小型高压油泵、皮囊式储油箱、电池及遥控接收器封装在一铝制盒子中，倒置液压千斤顶穿过夹持式金属臂后端的螺孔并与之螺纹连接，液压千斤顶顶杆下端有方形法兰板。重载万向轮通过方形法兰板与液压千斤顶下端的方形板螺栓连接，万向轮单只承重为5T、高度215mm。万向轮轮架及上部矩形法兰板都由7075航空铝合金制成，其中法兰板厚20mm，轮侧侧板厚16mm，法兰板与轮架间装有51116平面轴承，可灵活转动，轮子由MC耐磨尼龙制成，直径150mm,轮宽75mm，轮轴上有4只6205轴承，万向轮与竖向负载中心间有55mm的偏心距，因此下轮架与轮子能根据GIS设备的运动方向而随动转向。

图1 夹持式重载万向轮机构

2.2 夹持式电动驱动轮主要由一支夹持式金属臂，一个穿心液压千斤顶，一只电动驱轮，转向手柄，动力电池、遥控接收装置、定位锁销等组成，其结构如图2所示。夹持式金属臂结构与前述的夹持式重载万向轮机构的金属臂基本一致，金属臂上部装有动力电池及驱动控制器、信号接收器等设备；电动驱动轮的轮径为160mm，轮宽为70mm，动力电机选用1200W无刷直流电机，电机轴动力输出后通过位于轮架一侧的减速齿轮箱传递到驱动轮，齿轮组减速比为48:1。夹持式电动驱动轮的集成式液压千斤顶具有竖向中空贯穿结构，中空孔直径为60mm，转向手柄通过千斤顶中空孔洞穿过液压千斤顶，转向手柄下端与电动驱动轮箱体的法兰板相连固定，上端有转向把手，上下端与液压千斤顶接触部位都有平面轴承，转向手柄能在千斤顶中空孔中自由转动，把手上有动力电池电量显示器、前进后退切换开关、调速旋钮、龟速开关等按钮；夹持式金属臂前端也设有两个圆孔，圆孔中装有按压式快卸销，能将夹持式电动驱动轮机构可靠地锁紧在GIS设备H钢底梁上。

图2 夹持式电动驱动轮机构

2.3 姿态及移动控制系统作用是在GIS设备的顶升或下降作业时，确保GIS设备能始终处于良好的水平状态，另一方面它还能控制电动驱动轮前进、后退与调节驱动轮滚动速度。姿态控制部分由两个倾角传感器、信号发射器与4个遥控接收开关组成。两个倾角传感器分别设于GIS设备底座纵横两个方向的H钢横梁中部，倾角传感器与液压千斤顶遥控接收与操作装置间有无线通信连接。姿态控制系统可实现对GIS设备底座倾斜角度的检测和反馈，当倾角传感器的倾角数据超出设定的极限角度时，它就能发出无线信号暂时中断对应一侧的液压千斤顶的升降动作，避免出现GIS设备发生过度倾斜现象、保障设备安全；当GIS设备恢复到大致水平状态后，对应侧的液压千斤顶会接收到无线信号而再次接通，两侧液压千斤顶继续进行同步升降。移动控制器能切换电动驱动轮的行进或倒退状态，调节驱动轮滚动速度、短时增大电机输出扭矩等。

3.GIS设备电动搬运装置使用。

使用GIS设备电动搬运装置可实现GIS设备夹持顶升、纵横方向水平移动、整体斜行、原地转向、卸载就位等全流程操作。其具体作业步骤如下：（图3）

3.1 按要求完成场地整改，将GIS设备搬运通道上的电缆沟渠以道木填平或以铁盖板铺盖，室内高出地面的接地扁铁、穿线钢管接口等设施的两侧以薄板或铁片设置接坡过渡。使用吊机将GIS设备从运输车辆上卸下并吊运到对应安装楼层的专用接货平台上，调整GIS设备位置，使它与大门中线在纵向居中对齐，拆除吊索具，完成搬运前准备工作。

3.2 将两套重载万向轮机构与两套电动驱动轮机构通过其金属臂的夹持卡口配合快卸销，使之固定在GIS设备的H钢底梁上，重载万向轮机构与电动驱动轮机构都分别呈对角分布，将两只倾角传感器分别磁吸在GIS设备的纵横向H钢底梁上面用于监测设备倾斜程度，各部件的具体布置如图3所示。经检查，确保各部件都得到可靠固定后，通过遥控手柄操作万向轮机构上的集成式液压千斤顶和驱动轮机构上集成式穿心液压千斤顶进行同步顶升，使GIS设备底座整体抬升，使之离地50～100mm。

图3 GIS设备搬运作业示意图

3.3 通过手柄上的遥控开关控制电动驱动轮机构开始行走移动，首先使GIS设备纵向通过大门移到室内，然后根据每台GIS设备的拟定行进路线，使用转向手柄调整驱动轮与金属臂间夹角，实现GIS设备在纵横方向上的前进、后退，斜向移动与原地回转动作，从而灵活、快速地将待安装设备搬移到室内指定的安装位置。

3.4 通过遥控手柄操作重载万向轮机构上的集成式液压千斤顶和电动驱动轮机构上集成式穿心液压千斤顶进行同步降落，使GIS设备缓慢、稳妥地落在安装基础上，然后拨出夹持臂上的快卸销，拆除夹持万向轮与驱动轮机构，完成一台GIS设备搬运工作。

3.5 重复上述作业步骤，直至完成变电所全部GIS设备的室内搬运工作。

4.总结。

本文介绍新研制的GIS设备电动搬运装置，通过夹持方式将重载万向轮与电动驱动轮可靠地固定在GIS设备型钢底梁四周，不但能有效地降低搬运时GIS设备重心高度，而且采用较大的轮径也提升了对不平地面的通过性。GIS设备电动搬运装置的主要构件采用7075航空铝合金、MC耐磨尼龙等新型材料制造，结构轻巧、坚固耐用；本装置综合了动力电池驱动、液压同步顶升、姿态反馈控制、遥控操作等先进技术，作业方便、快捷。GIS设备电动搬运装置具有夹持装卸、液压升降、电动行走等功能，满足GIS设备室内搬运全过程的作业需求，本装置已在多个变电站建设工程中使用，实践证明应用后能显著减轻GIS设备室内搬运的劳动强度、提升作业效率，具有良好的工程应用价值。

引用出处

[1]国家电网公司电力安全工作规程(电网建设部分),中国电力出版社,2016.03

[2]李润春等，GIS组合电器的安装工艺和关键控制要点，电力建设，2010.01期

[3]马坦等,变电站悬浮气垫搬运系统典型工艺应用,国网技术学院学报,2018.03期

[4]邹颖梅,户内GIS变电站设计探讨,机电信息,2019.21期