互感器極性試驗綜合工器具研制

張旭，李鐵夫，孔凡雪，方保壘，徐勤超

（1.國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊277800；2.山東省特種設備檢驗研究院棗莊分院，山東棗莊277100）

·班組創新·

互感器極性試驗綜合工器具研制

張旭1，李鐵夫1，孔凡雪2，方保壘1，徐勤超1

（1.國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊277800；2.山東省特種設備檢驗研究院棗莊分院，山東棗莊277100）

介紹一種新型互感器極性試驗綜合工器具，該工器具由伸縮式操作桿、高空夾線鉗、自動收線輪、微型操作盒等部件組成，具有攜帶方便、使用長度可靈活調節、全自動收放試驗導線等特點。試驗人員使用該工器具，無需登高作業，無需特種車輛配合，即可安全、順利地完成互感器極性試驗工作。

互感器；極性試驗；伸縮式操作桿；自動收線輪

0 引言

DL／T 727—2000《互感器運行檢修導則》及國家電網公司發布的《110（66）kV～500 kV互感器檢修規范》規定：互感器投產前必須檢查極性關系，檢修后必須做極性試驗［1－2］。在變電站的改造、擴建或基建工程施工中，對互感器二次回路的更改，不僅要在拆除前復核原始極性，而且在有關回路恢復后，必須再做整體型極性試驗，以確保互感器一次與二次繞組間的接線極性正確，防止造成方向性保護的誤動或拒動，從而保障繼電保護及綜合自動化裝置的正常工作［3］。

實際工作中，由于110 kV及以上戶外型互感器安裝位置較高，一次引接線位置距地面超過5.5 m。試驗人員使用傳統工器具進行極性試驗，需要攀爬到被測設備上進行高空拆接線，有時還要使用高空作業車才能完成工作。例如：一個間隔的220 kV電流互感器極性試驗一般需要4~5人且耗費數小時才能完成，成本高、效率低、安全風險大。針對以上問題，為提高互感器極性試驗的安全性和工作效率，研制出一款操作簡便、實用性較強的新型互感器極性試驗綜合工器具。

1 極性試驗原理

互感器極性試驗常用方法主要有直流法、交流法和儀表法［3］。其中，直流法原理簡單、易于操作，現場應用最為普遍［4］，其原理如圖1所示。將干電池接于互感器的一次繞組側，其中正極經開關K接于L1，負極接于L2。將電磁式的毫安表接于互感器的二次繞組側，其中紅表筆接S1，黑表筆接S2。毫安表指針偏轉靈敏，指示較為直觀。

接線完成后，對互感器一次側電源控制開關K進行閉合、斷開，同步觀察毫安表指針的偏轉情況。若閉合K的瞬間，毫安表指針正偏，并且斷開K的瞬間，毫安表指針反偏，則表明一次繞組L1端與二次繞組S1端為同名端，即互感器極性為減極性。若指針偏轉與上述相反，則L1與S2為同名端，互感器極性為加極性［5］，從而可以判定相關二次回路接線是否正確。

圖1 極性試驗直流法原理

2 極性試驗綜合工器具設計方案

極性試驗綜合工器具主要由操作桿、夾線鉗和收線輪等組成，利用操作桿伸長到達接線位置；高空夾線鉗安裝于操作桿頂部，用于夾持被測設備；收線輪安裝于操作桿底部，在操作桿伸縮的同時對導線合理布置，解決試驗線易纏繞、整理不便等問題；操作盒集試驗所用的干電池、毫安表及開關等于一體，方便現場操作。試驗人員在地面上操作即可完成拆接線，杜絕高空作業。

2.1 伸縮式操作桿設計

2.1.1 改進連接方式開發伸縮式操作桿

考慮現場應用要求，操作桿采用耐高壓環氧玻纖制成，絕緣性能及機械強度俱佳。針對傳統操作桿采用螺栓對接（如圖2所示），存在的多節桿攜帶不便、試驗前后拆接耗時多等缺點，將管徑為25 mm、32 mm、38 mm、45 mm的4節絕緣桿依次插接組成伸縮式操作桿，如圖3所示。伸縮式操作桿無需現場組裝、拆卸，單人即可輕松操作，最長可達8 m，完全可滿足220 kV互感器極性試驗接線需要。整根桿連接牢靠，伸展后晃動小，操作更安全。完全縮回后僅1.5 m，方便攜帶和使用。

圖2 傳統的螺栓對接式操作桿

2.1.2 多節桿接頭處加裝定位器

為了滿足現場不同高度設備需求，克服長度固定導致的試驗線拆接不便，操作桿多節桿接頭處設計加裝定位器（如圖4所示）。定位器由橡膠墊片與滾動軸組成，橡膠墊片填充在滾動軸與外節桿之間，滾動軸固定于內節桿底部。在操作桿伸縮過程中簡單旋轉，利用橡膠墊片與外節桿內壁的咬合，即可定位鎖定伸縮狀態，實現操作桿長度的靈活調節，有效防止操作桿上舉過程中意外滑落。

圖3 新型伸縮式操作桿

圖4 桿間定位器設計原理

圖5 內置式導線設計

2.1.3 內置式導線設計

考慮長試驗線的重量影響，操作桿上舉時易變形或晃動，另外試驗線在風力作用下易搖擺，若有不慎很可能造成操作桿觸及相鄰帶電間隔設備，給現場作業人員的安全帶來嚴重威脅，因此把試驗導線放于伸縮式操作桿內部，實現內置式導線獨特設計，能夠有效提高工器具使用時的安全性。如圖5所示，在夾線鉗頭內加裝導體拉線，從鉗頭連接到尾部，經接線螺絲與導體螺栓連通，夾頭夾持后實現設備與導體螺栓導通。操作桿頂部設計導體螺母，夾線鉗通過尾部的導體螺栓與操作桿連接。當接線鉗夾緊后，內置導線便與被測設備良好接觸，完成互感器一次側接線工作。

2.2 高空夾線鉗設計

高空夾線鉗選用市場上現有產品改進而成。如圖6所示，夾線鉗由動、定鉗口組成，可自由開合，具有足夠大的夾持力。鉗口在夾緊的同時產生摩擦，克服接觸位置的氧化膜，確保與被測設備接觸良好，解決了人為晃動費時費力的問題。高空夾線鉗內部加裝導體拉線，與伸縮式操作桿連接后，實現被測設備與操作桿內置導線的導通。

在高空夾線鉗的鉗頭內部加裝導體拉線，從鉗頭連接到尾部，經接線螺絲與導體螺栓連通，鉗口夾緊后實現設備與導體螺栓導通。伸縮式操作桿頂部設計導體螺母，夾線鉗頭通過尾部的導體螺栓與操作桿進行連接。當夾線鉗夾緊時，內置導線便與被測設備良好接觸，完成被測互感器高空接線。

圖6 高空夾線鉗設計

2.3 自動收線輪設計

如圖7所示，自動收線輪內置儲能彈簧，利用彈簧形變實現試驗線的全自動收放，解決了試驗線手動收放費時、易纏繞打結問題。當伸縮式操作桿伸長時，向外抽出導線，收線輪逆時針旋轉，儲能彈簧拉伸存儲能量；伸縮式操作桿回縮時，儲能彈簧釋放能量，帶動收線輪順時針轉動，自動將導線收于收線輪槽內。自動收線輪采用不銹鋼材質加工，在操作桿底部開槽安裝。銅質中空輪軸方便外插試驗線，實現與微型操作盒的良好連接。

2.4 微型操作盒設計

選購體積小、重量輕的干電池、開關等元器件，設計加工出專用的微型操作盒，如圖8所示。各元器件可靠連接，方便現場工作。操作盒上的黃色和藍色接線柱用于連接操作桿內置導線。黑色開關閉合時電源燈點亮，表明電池有電；再通過合、拉紅色按鈕，控制操作電源的通、斷。

圖7 自動收線輪設計

圖8 微型操作盒設計

3 互感器極性試驗綜合工器具使用效果

互感器極性試驗專用綜合工器具如圖9所示。伸縮式操作桿長度可調、隨意鎖定，方便高空引接線工作，內置導線式設計有效防止了操作桿風舞搖擺、晃動變形等帶來的安全風險，操作桿底部加裝自動收線輪實現試驗導線的全自動收放，解決了導線過長易纏繞打結、整理不便等問題［6］。

圖9 互感器極性試驗綜合工器具

該工器具適用于220 kV及以下電壓等級的電流互感器、變壓器套管互感器等設備極性試驗工作，較好地解決了上述設備極性試驗時的高空引接試驗線問題，避免人員高處攀爬作業危險，無需特種車輛配合，即可安全、順利地完成互感器極性試驗工作，降低了勞動強度，提高了現場工作效率和安全性。成果已成功應用于多個變電站基建、改造等工程中，互感器極性試驗時間縮減70%，試驗人員由原來至少4人減少為2人，產生了顯著的經濟效益和社會效益。

4 結語

介紹一種新型互感器極性試驗綜合工器具，有效解決了220 kV及以下電力設備極性試驗工作中的高空引接試驗線問題，降低了勞動強度，提高了工作效率和安全性。今后，將對操作桿內置式導線進一步優化設計，提高導線的載流能力和絕緣性能，從而滿足電氣試驗項目通入大電流、高電壓的應用要求，可將該成果拓展推廣到電氣試驗專業相關工作。

［1］DL／T 727—2000互感器運行檢修導則［S］．

［2］國家電網公司．110（66）kV～500 kV互感器檢修規范［R］．2005.

［3］曹法明．電流互感器極性的判斷［J］．農村電工，2010，18（6）：39．

［4］葉啟明．判斷電壓電流互感器極性的新方法［J］．大眾用電，2005（8）：30－31．

［5］付春華．淺談電流互感器的極性及運行中應注意的問題［J］．科技信息，2009（20）：308．

［6］國家電網公司，國網山東省電力公司棗莊供電公司．一種高空萬向引接線絕緣操作桿：中國，201420467165.5［P］．2014－12－10.

Development of Integrated Instrument for Transformer Polarity Test

ZHANG Xu，LI Tiefu，KONG Fanxue，FANG Baolei，XU Qinchao
（1.State Grid Zaozhuang Power Supply Company，Zaozhuang 277800，China；2.Shandong Province Special Equipment Inspection and Research Institute Zaozhuang Branch，Zaozhuang 277100，China）

A new polarity test integrated instrument，which is composed of two telescopic levers，two high altitude jointing clamps，an automatic reel，an operation box and so on，is designed for voltage and current transformers.This instrument has many advantages such as portability，adjustable length，automatical take-up/pay-off testing line.Polarity tests of voltage or current transformers can be completed using the integrated instrument safely and smoothly without climbing and special vehicles.

transformer；polarity test；telescopic lever；automatic reel

TM451

A

1007－9904（2016）12－0072－03

2016－06－19

張旭（1985），男，從事變電站二次設備的檢修、維護等工作。