于百业胡德敏张金帅陈允柯
YU Bai-ye et al
徐州海伦哲专用车辆股份有限公司江苏徐州221004
摘要：设计了一种全天候作业的小型旁路开关车。该开关车设计有内置电机卷盘、电动负荷开关、电动伸缩平台及关门作业的防雨防盗机构等专用装置，成功解决了现有旁路开关车体积大、智能化程度低、雨雪天、雷电天气无法作业等问题，实现老旧小区、农村巷道等较窄道路的旁路作业，提高了旁路作业效率，降低作业劳动强度，提升了电力保障的可靠性，带来诸多社会效益和经济效益。
关键词：旁路作业全天候作业开关车小型化
Abstract A small bypass switch vehicle for all-weather operation is designed.The switch
vehicle is designed with special devices such as built-in motor coil,electric load switch, electric telescopic platform and anti-rain and anti-theft mechanism for closing operation. The bypass switch car has successfully solved the problems of last generation,which has large volume,low intelligence,and can not
operate in rainy and snowy and lightning weather.The bypass operation of narrow roads such as old residential areas and rural roadways is realized.The efficiency of bypass operation is improved,the labor intensity is reduced,the reliability of power guarantee is improved,and many social and economic benefits are brought.
Key words by-pass op e ration;a ll-weather operation;switch vehicle;miniaturization
中图分类号:U469.6+3文献标识码:A文章编号：1004-0226(2021)06-0073-05第一作者：于百业，男，1990年生，工程师，现从事机械设计制造，电力专用汽车工作。
1前昔
旁路设备作为旁路作业的核心组成部分，是旁路作业的基础，在不停电检修作业中发挥着重要的作用叫旁路开关车是一种不停电检修及更换柱上开关的专用车辆。目前的旁路开关车多采用汽车底盘加装专用厢体，厢体内安装电缆卷盘、负荷开关等设备，在作业现场迅速搭建临时旁路系统，实现不停电检修的目的［2~31O
目前国内的旁路开关车，包括汽车底盘、厢体、负荷开关、电缆卷盘等，市场上的产品从功能组成上看大同小异，多数是为了解决负荷开关的运输和因空间不足带来的检
修困难的问题。但存在以下缺陷：已知技术必须要依靠人
工，将负荷开关搬出车厢才能使用，对于实际作业是费时
费力的；作业时负荷开关暴露在外，不能在雨雪天等气候
下作业［"5］。
据上述可知，市场亟需一种高度智能化、小型化的全
天候作业的旁路开关车，以解决目前开关车存普遍在的技
术难题。而实现智能化、小型化、全天候作业的技术难点在
于以下三点：
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a. 实现整车的智能化控制，需要配备较多的电气元件、
电气线路，这与产品的小型化矛盾；
b. 全天候作业的前提是作业时厢体与外界完全隔离，
但开关车作业时需要将电缆伸出车外，所以必须打开车门
进行作业，故而厢体与外界外圈的隔离存在难度；
c. 旁路开关车在满足作业需求的前提下，应尽可能多
的运送作业人员，所以开关车宜选用双排座驾驶室底盘，
但双排座驾驶室压缩了后部厢体的空间，实现小型化必须
克服该难点。
2旁路开关车应用原理
由图1可知，以架空线路为例，通过开关车自带高压电 缆，一端为引流线夹，一端为快插接头，将引流线夹与架空
线路故障点一端连接，从架空线路取电，快插头一端连接
负荷开关输入口，负荷开关输出口连接快插头，电缆引流
专用汽车网线夹连接故障点另一端，此时在故障线路位置形成旁路，
实现不停电检修的目的叫
电缆终端
故障、检修段
架空线路断联点
高压开关柜作为旁路
电缆线路的断联点
图1旁路开关车应用原理
3旁路开关车的整车布置3.1基本结构组成
开关车的基本结构组成如图2所示。其主要由汽车底
盘、专用厢体、电缆卷盘、负荷开关、伸缩平台和作业电缆 等组成。汽车底盘为双排座皮卡底盘，荷载人数5人（含驾
驶员）。电缆卷盘位于车厢最前侧，并排纵向布置两套。卷 盘后侧为伸缩平台，平台上装载负荷开关。
3.2专用厢体总成
为实现轻量化的目的，开关车的专用厢体总成采用全 铝结构。整个箱体无任何骨架结构，均为模具钣金成型。厢
体为全开放式，两侧开有大小各1的翼开门，尾部开有大翼
1.汽车底盘
2.专用厢体
3.电缆卷盘及电缆
4.负荷开关
5.电缆支撑装置
6.防雨防盗机构
7.伸缩平台
8.电气控制箱
图2开关车总体结构
开门。两侧的大翼开门正对电缆卷盘，用于电缆收放；两侧
的小翼开门与负荷开关对应，用于作业时负荷开关的进出 线连接。
3.3内置电机卷盘
旁路开关车配置2套高压引线电缆卷盘，动力源为直
流电动机，从底盘电瓶取电。为满足小型化的目的，并克服
双排驾驶室带来的空间受限的问题，开关车电缆卷盘（见
图3）设置内置电机卷盘，通过电机内置的方式减小占用空
间，达到小型化目的。
卷筒
图3电缆卷盘结构
a. 电缆卷盘由卷盘支架、卷筒、腹板、支撑装置、驱动系
统、减速系统、调速装置组成；
b. 卷盘支架为3 mm 高强度碳钢板焊接成型，设计有弧
形腰线结构，保证强度的同时提高美观性；
c. 卷筒为钢板卷绕成型，卷筒外径为电缆最大外径的
6倍。整个卷筒仅有1条焊缝，表面处理较为容易，强度高；
d. 腹板为镂空结构，有利于整体降重，腹板外侧安装
有橡胶圈，橡胶圈带有黄、绿、红颜，以区分不同相序的
电缆；
e. 支撑装置用于支撑电缆，两侧为折弯板结构，中间采
用高强度空心管连接，外层套有尼龙辊，防止电缆被划伤损坏；
f.驱动系统包括底盘电瓶、直流电机、电机架等，采用12V直流电动机，输出转速3000r/min，配有直流控制器，用以控制电机的正反转，以达到收、放电缆的目的；
g.减速系统采用行星减速器，减速比1:144，卷盘实际输出转速0~21r/min；
h.调速装置为无极调速，调速范围0~21r/min，用户可以根据需求采用不同转速收放电缆。
3.4伸缩平台
伸缩平台用于承载和移动负荷开关。采用电动推杆驱动，配备控制台+无线遥控器，通过伸缩平台可以将负荷开关移出车厢使用。伸缩平台两侧为多级重载滑轨，满足200 kg以上的承载要求。
3.5关门出线装置
负荷开关两侧出线处采用双层车门结构，外层为常规翼开门，内层为推拉门，推拉门采用PC-ABS材质，质量轻强度高；推拉门背面安装搭扣，关门作业时作为防盗锁止使用。
内层推拉门（见图4）为电动推杆驱动，自动控制，作业前自动开启，电缆连接完成后自动关闭，并同步上锁。作业完毕自动解锁并打开。
该装置能有效防止雨水直接接触负荷开关及电缆接头，并通过自动锁止机构，有效防止作业时无关人员触碰开关及接头，造成事故的发生。
图4内层推拉门
1.电动推杆
2.PC-ABS门板
3.密封条4开关车主要功能及技术参数
4.1主要功能
4.1.1柱上开关不停电检修
柱上开关的不停电检修及更换是该开关车的主要功
能。作业步骤：作业时将车辆停在线杆下开阔路面，取出绝
缘横担，分别架设在柱上开关的电缆两侧；从车厢内取出
高压引线电缆，将电缆的引流线夹一端连接在架空线路的
电缆上，带有快速插拔头的另一端连接在负荷开关母头
上，确认两端均已有效连接，手动或电动闭合负荷开关，此
时柱上开关被断掉，可以进行检修或更换。
4.1.2车联网功能
旁路开关车配置车联网模块，将车辆的定位信息、开
关的参数信息等接入车联网系统，用户可以在后台远程
监控车辆运行状态，为外出作业提供更加安全可靠的支
持，并保留作业信息，方便后续运用大数据分析研究产品
的升级。
4.1.3整车接地功能
旁路开关车配置整车接地系统，包括接地钢钎、接地
线盘、接地铜线等，作业时，将接地系统配合负荷开关的接
地装置接入接地网，确保作业的安全进行。
4.1.4全天候作业功能
a.防雨雪防盗
开关车设置有关门出线装置，作业时连接开关的电缆
可以从车厢两侧进出，连接好电缆后，利用内侧自动锁闭
推拉窗将电缆锁住，并达到防雨雪防盗的作用。
b.防雷击
开关车各主要装置均配有避雷器，负荷开关装有浪涌
保护器，有效确保车辆在雷电天气下安全作业。
c.强风环境作业
开关车整车高度低于2.2m，前后轮距为1900mm，理
论侧倾翻系数0.85，整车可在10级风速下正常作业。
4.2主要技术参数
4.2.1整车参数
旁路开关车整车技术参数如表1所示。
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表1整车技术参数
底盘形式国VI双排皮卡底盘
发动机功率kW120
发动机排量mL2400
轴距mm3150
驱动形式前置两驱
长X宽X高mm5300x1900x2100
最大总质量kg2630
乘员人数人2+3
最高车速km/h150
4.2.2电缆卷盘技术参数
电缆卷盘主要技术参数如表2。
表2电缆卷盘主耍技术参数
卷盘结构形式钢制支架，钢制卷筒
驱动形式内置电机
卷筒外径mm400（大于电缆外径6倍）
腹板外径mm780
卷筒扭矩N-m150
转速r/min0~21
格挡数量3
最大单根电缆长度m30
电缆最大外径mm45
4.2.3负荷开关技术参数
a.机械寿命：大于2000次循环（对接与分离为一个循
环）；
b.套管插拔机械寿命大于800次循环；
c.旁路负荷开关具备气压显示功能，气压泄露报警功
能，具有压力显示和失压闭锁装置，年漏气率＜0.5%；
d.旁路负荷开关具备开合次数计数（计次）功能；计数
器显示处于开关的左上方，每开或者关计数为一次，具备
远程遥控电动分、合闸功能；
e.旁路负荷开关具备闭锁及解锁的装置，防止施工运
行时误操作；
f.旁路负荷开关具有自动核相功能，核相器具有明显
的同相与异相的指示信号、音响警报信号等提示信号。
负荷开关技术参数如表3。
表3负荷开关技术参数
额定电压kV12
额定电流A200
额定频率Hz50
额定开断负荷电流A200
额定开断负荷电流的次数（次）300
开关器开断时间ms2
热稳定短路耐受程度/20kA、4秒
电动力稳定水平/50kA（峰值）
开关导通的接触电阻/小于250uG
三相分断的差异（不同期性能）/小于3m s
开关的开断时间小于20ms
4.2.4高压引线电缆参数
a.旁路柔性电缆应为单芯电缆。电缆一端为快速插拔
接头，另一端接绝缘引流线夹。导电芯由多股软铜线构成，
其截面积大于35mm2。
b. 旁路柔性电缆包括导电芯、绝缘层、屏蔽层及外护
套等。
c.旁路柔性电缆的绝缘层由乙丙橡胶、热可塑性合成
橡胶、耐热弹性交联聚乙烯等材料制成，其厚度为4.5mm。
d. 旁路柔性电缆的屏蔽层由镀锌铜丝及纤维混编制
成，其截面积10mm2。
e.旁路柔性电缆的外护套由耐候橡胶制成，其厚度
2.0mm。
f.绝缘体允许温度100°C，短路时允许温度250°C；高
压引线电缆技术参数见表4。
表4高压引线电缆技术参数
运行电压kV>8.7/15
额定电流A200
额定频率Hz50
导体截面积mm250
工频耐压kV45kV/1min
雷电冲击耐压kV±75kV（各10次）,1.2/50us
局部放电量(1.73Uo)<10pC
5结语
目前本文所述的旁路开关车已实现量产，并发往上海、江苏、福建等地电力部门，相信在将来定会在不停电作
(上接第72页)
业模式下，人工作业效率低下，作业安全性差，而在同等作业时间内，机械作业面积可达人工作业面积的10倍以上，作业安全性也得到了有效保障。
d.城市形象提升的需要。城市环卫工作直接影响着一个城市的形象，随着各个城市逐步将城市的精细化管理提升到重要地位，环卫作业模式优化、作业人员形象提升、作业车辆场景匹配也需要同步进行。
5结语
环卫工作的精细化作业和设备替代人工是大势所趋，小型化、智能化、甚至无人化的环卫设备是以后环卫作业的“主力军”。目前，小型环卫设备的配套设施还不健全，作业人员整体素质需进一步提高，场景适用性也有待精细化，政府、设备生产商应该各司其职，精准发力，助力小型环卫设备的推广应用。
随着城市管理的要求和市场的需求逐步提高，小型环卫设备的类型和功能将更加丰富，与不同作业场景的适业领域发挥出不可替代的作用，有效提高不停电作业效
率、降低电力作业人员劳动强度，为我国电力事业添砖加
瓦。
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收稿日期:2021-03-02
用性也会不断提高，真正实现精准作业。
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