500kV主變低壓側(cè)無(wú)功管母直流電阻測(cè)量輔助裝置的研發(fā)

錢 聰，張佳劍，曹 軍

江蘇省電力有限公司檢修分公司南通運(yùn)維站，江蘇 南通 226000

某500kV變電站主變低壓側(cè)管母全貌如圖1所示。文章對(duì)圖1中4種（A～D）抱夾與線夾導(dǎo)電接觸面直流電阻的測(cè)試方法及測(cè)試夾具進(jìn)行研究。

圖1 500kV主變低壓側(cè)管母全貌圖

針對(duì)測(cè)試夾具，必須詳細(xì)了解測(cè)試對(duì)象的相關(guān)尺寸，為此利用母線停電機(jī)會(huì)對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。管母及母線夾測(cè)量尺寸示意圖如圖2所示。

圖2 管母及母線夾測(cè)量尺寸示意圖（單位：mm）

（1）測(cè)量管母周長(zhǎng)為550mm，計(jì)算直徑為Φ175mm。

（2）測(cè)量母線夾周長(zhǎng)為780mm，計(jì)算直徑為Φ248mm，寬度為190mm。

（3）雙排線接線板寬度為150mm，兩線清間隙為115mm，端部厚度為30mm，如圖3所示。

圖3 雙排線夾測(cè)量尺寸示意圖（單位：mm）

1 輔助裝置初步設(shè)計(jì)方案探討

1.1 管母及管母抱夾夾具設(shè)計(jì)方案

（1）方案一（觸指方案）：管母及管母抱夾形狀基本一致為圓管型，以管母抱夾為例，在支撐件兩側(cè)安裝2個(gè)帶彈性的觸指，觸指接觸面加工成鋸齒狀，兩側(cè)觸指的距離根據(jù)管母抱夾的外徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖4所示。

圖4 管母抱夾夾具方案一示意圖

（2）方案二（雙銷方案）：在支撐件上安裝2只帶有尖頭的軸銷，軸銷上安裝彈簧，防止操作時(shí)由抖動(dòng)導(dǎo)致接觸不良，如圖5所示。

圖5 管母抱夾夾具方案二示意圖

1.2 線夾（雙排、單排）夾具設(shè)計(jì)方案

（1）方案一（夾爪方案）：該方案采用絲桿—螺母?jìng)鲃?dòng)，實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)手柄，絲桿頂端的三角滑塊進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，如圖6所示。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄，滑塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊抵緊兩側(cè)夾爪夾緊測(cè)量點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)的可靠接觸。當(dāng)手柄做反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊向下運(yùn)動(dòng)，兩側(cè)夾爪在彈簧力的作用下逐步張開完成測(cè)試。該設(shè)計(jì)方案中的定位件用于限制測(cè)量點(diǎn)的位置，防止夾具頂端與接觸面的另一側(cè)引流板短接。

圖6 雙排線夾夾具方案一示意圖

（2）方案二（觸指方案）：該方案采用觸指夾持方式，測(cè)試時(shí)觸指開口對(duì)準(zhǔn)雙排線夾的中心插入，其中彈簧片用于提供接觸壓力。該設(shè)計(jì)方案中的定位件用于限制測(cè)量點(diǎn)的位置，防止夾具頂端與接觸面的另一側(cè)引流板短接，如圖7所示。

圖7 雙排線夾夾具方案二示意圖

1.3 比較兩種設(shè)計(jì)方案

對(duì)以上兩種抱夾及線夾夾具的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示，以獲得一種簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)的方案并進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)工作。

表1 兩種設(shè)計(jì)方案的技術(shù)對(duì)比

由表1可知，方案一在輔助裝置可靠性及實(shí)用性上具有優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先選用方案一進(jìn)行輔助裝置的研制。

2 輔助裝置模型的設(shè)計(jì)

2.1 管母及管母抱夾夾具設(shè)計(jì)

按照?qǐng)D4的結(jié)構(gòu)形式兩側(cè)觸指彈簧的壓縮量需＞50mm，如果按照最小管母直徑Φ160mm設(shè)計(jì)彈簧，并保證有一定的觸指壓力，則測(cè)量最大管母直徑為Φ260mm時(shí)，單側(cè)彈簧的壓縮量將超過(guò)50mm，其觸指壓力為數(shù)百牛?；谝陨峡紤]，將夾具的開口尺寸分為兩檔，即Φ160～Φ200mm及Φ200～Φ260mm。以Φ160～Φ200mm為例作設(shè)計(jì)說(shuō)明。

基本參數(shù)的選擇如下：

（1）力值的選擇。測(cè)量母線的直徑為175mm，母線夾的直徑為175mm，在測(cè)量時(shí)接觸點(diǎn)夾緊力應(yīng)不小于25N，此值應(yīng)盡量大，有利于去除氧化層，但過(guò)大會(huì)增大夾持力，不利于操作，因此選擇28N。

（2）材料的選擇。根據(jù)上述設(shè)計(jì)計(jì)算，加工的樣品如圖8、圖9所示。兩種工裝外形一致，只是開口尺寸不同，管母線夾具（Φ160～Φ200mm）的開口較小，母線夾夾具（Φ200～Φ260mm）的開口較大。

圖8 管母線夾具（Φ160～Φ200mm）

圖9 母線夾夾具（Φ200～Φ260mm）

2.2 線夾夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)圖3的測(cè)量數(shù)據(jù)，雙排線夾的厚度為30mm，中間間隙為115mm，因此夾具的開口需大于30mm。為了測(cè)試的便易性現(xiàn)選取最大開口為50mm，寬度為40mm。

材料的選取參照母線夾具的材料，選取2系列和7系列鋁合金。

（1）絲桿螺母計(jì)算。絲桿螺母是該裝置的核心部件，可以將絕緣桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換成滑塊、夾爪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并提供全部夾緊力，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，端部支撐為一端固定，一端自由狀態(tài)，依照如表2所示的絲桿的長(zhǎng)度系數(shù)選用長(zhǎng)度系數(shù)β為 2.00。

表2 絲桿的長(zhǎng)度系數(shù)β

根據(jù)上述方程式判斷，絲桿可以達(dá)到穩(wěn)定性要求。根據(jù)上述設(shè)計(jì)計(jì)算，加工線夾夾具樣品如圖10所示。

圖10 線夾夾具樣品

2.3 輔助裝置的應(yīng)用

2020年9月，在某500kV變電站進(jìn)行35kV母線停電檢修時(shí)，進(jìn)行輔助裝置的應(yīng)用測(cè)試。

（1）功能測(cè)試。所設(shè)計(jì)的實(shí)物裝置均能夾到母線、母線夾及線夾位置，能卡進(jìn)并順利退出，可知夾具的開口尺寸、彈簧壓力等參數(shù)設(shè)計(jì)合理。

（2）強(qiáng)度測(cè)試。經(jīng)過(guò)幾次操作，夾具未發(fā)生變形及開裂等損壞現(xiàn)象，并且夾具重量為43.8kg，絕緣桿強(qiáng)度合適，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用條件。

（3）電阻測(cè)試。將回路電阻儀的一根電流、電壓線夾在預(yù)留的接線柱上，另一根夾到鋸齒接觸面上，測(cè)得電阻僅為0.2μΩ，符合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)管母直流電阻測(cè)量輔助裝置的研發(fā)，從現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、數(shù)據(jù)收集到方案確定、樣機(jī)制作、功能驗(yàn)證上均取得了初步的成果。該裝置的成功研制，可以切實(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)困難，方便現(xiàn)場(chǎng)檢修作業(yè)，降低檢修作業(yè)對(duì)待修設(shè)備的傷害，提高測(cè)量回路電阻數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高檢修質(zhì)量及效率。同時(shí)，不僅可以解決500kV主變低壓側(cè)無(wú)功回路管母與抱箍的測(cè)量，還可以將其推廣在220kV、110kV敞開式管母的抱箍直流電阻測(cè)量工作中。