一體化多功能二次壓板作業工具

莫凡，肖立軍

（廣東電網公司珠海供電局，廣東珠海，519000）

0 引言

目前，在變電站進行分立式二次壓板投/退操作時，作業人員需要首先擰松二次壓板兩端的螺母，再將活動刀片接入或斷開，最后擰緊二次壓板兩端的螺母。由于擰緊作業的擰緊力度因人而異，無法統一規范作業，因此，存在二次壓板端子“欠擰緊”或“過擰緊”問題。同時，由于作業人員用手指頻繁擰轉多個二次壓板螺母，容易導致手指指腹疼痛及疲勞，不但影響作業質量，降低工作效率，也容易造成作業人員身體不適。特別是，二次壓板端子“欠擰緊”會造成活動刀片接觸不良而引起二次設備誤動或拒動。并且，投入二次設備的跳閘出口壓板時，必須測量二次壓板兩端對地電位[1]，目前，普遍使用萬用表測量二次壓板對地電位，需要由一人手持萬用表，另一人使用表筆分別測量二次壓板上下端部，操作不便捷，容易誤操作、引起嚴重事故。本文提出一體化多功能二次壓板作業工具，具備二次壓板端子擰緊和二次壓板端子電壓測量雙重功能，可提高工作效率和作業安全性。

1 扭力測量工具介紹

螺紋聯接質量是保證設備正常運行的基礎。為了增強螺紋聯接的剛性、緊密性、防松及防滑，螺紋聯接時都要預緊。預緊力太小，作用在螺栓上不同方向的負載會讓螺栓松動脫落；預緊力太大，鎖緊的過程可能導致螺栓疲勞失效。過大或過小的預緊力均是有害的，適當控制預緊力是確保螺紋聯接質量的關鍵，利用扭力扳手控制螺紋聯接的預緊力是目前常用手段。

扭力扳手，可以按工藝要求預設限定或指示、測量擰緊螺紋聯接組件扭矩值，分指示式扭力扳手和預置式扭力扳手兩種類型。

指示式扭力扳手，采用指針、刻度或電子數顯的方式，顯示輸出扭矩，分A型指針式扭力扳手、B型表盤型扭力扳手、C型電子數顯型扭力扳手、D型指針型扭矩螺釘旋具和E型電子數顯型扭矩螺釘旋具等5種類型[2]。電子數顯型扭力扳手，主要由利用電阻應變原理的傳感器和數字顯示器組成，準確度高、功能齊全，用于比較精密的測量場合。

預置式扭力扳手，可預先設定輸出扭矩定值，并以聲音、視覺等可感知信號顯示輸出的定值扭矩，分A型帶刻度可調型扭力扳手、B型限力型扭力扳手、C型無刻度可調型扭力扳手、D型帶刻度可調型扭矩螺釘旋具、E型限力型扭矩螺釘旋具和F型扭力桿刻度可調型扭力扳手等6種類型。

預置式扭力扳手，具有預設扭矩數值和聲響裝置，使用時，首先設定好一個需要的扭矩值上限，當施加的扭矩達到設定值時，扳手會發出“卡塔”聲響或扳手連接處折彎一點角度，同時伴有明顯的手感振動，指示已經緊固不要再加力了，解除作用力后，扳手各相關零件能自動復位。

典型預置式扭力扳手，有一根彈性桿，一端是手柄、另一端裝有方頭或六角頭，在方頭或六角頭上可套裝不同的套筒。使用前，先將安裝在扳手上的指示器調整到所需的力矩，然后擰緊螺栓，當擰緊力達到預定力矩時，指示器上的指針就會向銷軸側轉動，最后指針與銷軸碰撞，產生“卡塔”聲，告知操作者停止操作。

2 數字電壓表構成原理

數字電壓表，采用數字化測量技術，將連續的模擬量轉換成不連續、離散的數字形式并加以顯示。按A/D轉換方式的不同，數字電壓表分為逐次逼近比較型、電壓-時間變換型和電壓-頻率變換型等三種類型[3]。

逐次逼近比較型數字電壓表，利用被測電壓與不斷遞減的基準電壓進行比較，通過比較最終獲得被測電壓值并數字化，由顯示器顯示；電壓-時間變換型數字電壓表，將被測電壓值轉換為時間間隔，按時間間隔大小控制定時脈沖進行計數，計數值即為電壓值，由顯示器顯示；電壓-頻率變換型數字電壓表，將被測電壓值轉換為頻率值，使用頻率表顯示頻率值來反映電壓值的大小。

數字電壓基本表是數字電壓表的核心，相當于電工指示儀表的測量機構，在其基礎上附加一些測量電路，就可以構成不同用途的數字電壓表，如圖1所示。

圖1 數字式電壓基本表的結構方框圖

數字式電壓基本表的輸入電路，一般包括衰減、放大、量程轉換開關等，將大小不同的輸入量轉換成符合數字電壓基本表量程要求的輸入量；A/D轉換器將電壓模擬量轉換成數字量；計算器對數字量進行計算得到測量結果；譯碼驅動器和數字顯示器，將計算器中的數字量（BCD碼）變換成數碼顯示器的筆段碼，并驅動、點亮；邏輯控制器，由時鐘發生器和邏輯電路組成，用來控制A/D轉換器、計數器、譯碼器，使它們按照一定的時序工作；工作電源提供數字顯示器、譯碼驅動器、計算器的工作電壓和A/D轉換器的基準電壓。

3 一體化二次壓板作業工具設計

一體化二次壓板作業工具，融合扭力測量技術和直流電壓測量技術，采用一體化結構設計，將帶刻度可調型扭力扳手和直流數字電壓基本表有機整合一體，既能擰轉二次壓板螺母，又可測量500V及以下直流電壓，并顯示直流電壓正負數值,如圖2所示。

圖2 工器具結構示意圖

帶刻度可調型扭力扳手，主要包括扭力調節環、彈性桿、套筒。扭力調節環主要由圓柱形筒體、端蓋、中心軸和彈簧片等構成，筒體的兩端設置有大端蓋和小端蓋，大端蓋和小端蓋通過卡簧安裝在筒體上，之間設置有能夠旋轉的中心軸，筒體內部設置對稱的卡槽，卡槽上分別安裝對稱的彈簧片，彈簧片固定連接大端蓋。操作人員擰緊螺母時，按照規定的力矩，通過調整彈簧片，可以調節設定扭力值。當所擰緊的螺母力矩達到了預設扭力時，筒體受到相等的反作用力矩，彈簧片進入彈性變形狀態，便會自動打滑，不會繼續擰緊。小端蓋的前端設置彈性桿，彈性桿一端裝有八角頭，連接套筒。套筒定制成是一個凹八角形的圓筒，以適應二次壓板螺母和狹小的擰轉空間，并采用塑料絕緣材質，既能避免擰壞二次壓板螺母，又能降低觸電或短路風險。在測電壓模式時，套筒可以快速取下，以更換測量電壓使用的一字批頭。

直流數字電壓表主要由電阻網絡、A/D轉換器、數碼液晶顯示器、電壓極性判斷元件等組成。電阻網絡將0～500V左右的直流電壓轉換成200mV輸入量；A/D轉換器將200mV電壓模擬量轉換成數字量；數碼液晶顯示器將數字量變換成數碼顯示器的筆段碼并驅動、點亮；電壓極性判斷元件用于識別二次壓板兩端對地電壓極性。

直流數字電壓表的正表筆采用一字批頭，便于接觸二次壓板接線端；負表筆采用帶1m絕緣引線的金屬夾，便于夾住繼電保護屏接地端子，以防止正、負表筆同時接觸二次壓板兩端接線端子。在擰螺母模式時，一字批頭取下，與金屬夾及其引線收納于手柄中。在測電壓模式時，手持金屬夾、適當拉出引線，金屬夾夾住繼電保護屏的接地端子，一字批頭分別接觸壓板上、下兩端，即可測量壓板兩端對地電壓。電壓表上方設有極性指示燈，起指示作用。

4 結語

一體化二次壓板作業工具，采用一體化設計，將數字電壓基本表、帶刻度可調型扭力扳手有機組合一體,既可安全、準確測量二次壓板兩端對地500V及以下直流電壓,又能準確擰緊壓板，防止“過擰緊”或“欠擰緊”，達到提高工作效率和作業安全性的目的，適應于變電站二次壓板的投退操作。