500kV主變低壓側無功管母直流電阻測量輔助裝置的研發

錢 聰，張佳劍，曹 軍

江蘇省電力有限公司檢修分公司南通運維站，江蘇 南通 226000

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

圖1 500kV主變低壓側管母全貌圖

針對測試夾具，必須詳細了解測試對象的相關尺寸，為此利用母線停電機會對相關尺寸進行現場測試。管母及母線夾測量尺寸示意圖如圖2所示。

圖2 管母及母線夾測量尺寸示意圖（單位：mm）

（1）測量管母周長為550mm，計算直徑為Φ175mm。

（2）測量母線夾周長為780mm，計算直徑為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 雙排線夾測量尺寸示意圖（單位：mm）

1 輔助裝置初步設計方案探討

1.1 管母及管母抱夾夾具設計方案

（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，在支撐件兩側安裝2個帶彈性的觸指，觸指接觸面加工成鋸齒狀，兩側觸指的距離根據管母抱夾的外徑進行設計，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，防止操作時由抖動導致接觸不良，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）夾具設計方案

（1）方案一（夾爪方案）：該方案采用絲桿—螺母傳動，實現夾具的夾緊運動，旋轉手柄，絲桿頂端的三角滑塊進行上下運動，如圖6所示。當旋轉手柄，滑塊向上運動時，滑塊抵緊兩側夾爪夾緊測量點，實現測量點的可靠接觸。當手柄做反向旋轉時，滑塊向下運動，兩側夾爪在彈簧力的作用下逐步張開完成測試。該設計方案中的定位件用于限制測量點的位置，防止夾具頂端與接觸面的另一側引流板短接。

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，測試時觸指開口對準雙排線夾的中心插入，其中彈簧片用于提供接觸壓力。該設計方案中的定位件用于限制測量點的位置，防止夾具頂端與接觸面的另一側引流板短接，如圖7所示。

圖7 雙排線夾夾具方案二示意圖

1.3 比較兩種設計方案

對以上兩種抱夾及線夾夾具的設計方案進行比較，結果如表1所示，以獲得一種簡單、可靠、經濟的方案并進行后續設計工作。

表1 兩種設計方案的技術對比

由表1可知，方案一在輔助裝置可靠性及實用性上具有優勢，優先選用方案一進行輔助裝置的研制。

2 輔助裝置模型的設計

2.1 管母及管母抱夾夾具設計

按照圖4的結構形式兩側觸指彈簧的壓縮量需＞50mm，如果按照最小管母直徑Φ160mm設計彈簧，并保證有一定的觸指壓力，則測量最大管母直徑為Φ260mm時，單側彈簧的壓縮量將超過50mm，其觸指壓力為數百牛。基于以上考慮，將夾具的開口尺寸分為兩檔，即Φ160～Φ200mm及Φ200～Φ260mm。以Φ160～Φ200mm為例作設計說明。

基本參數的選擇如下：

（1）力值的選擇。測量母線的直徑為175mm，母線夾的直徑為175mm，在測量時接觸點夾緊力應不小于25N，此值應盡量大，有利于去除氧化層，但過大會增大夾持力，不利于操作，因此選擇28N。

（2）材料的選擇。根據上述設計計算，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 線夾夾具設計

根據圖3的測量數據，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。為了測試的便易性現選取最大開口為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）絲桿螺母計算。絲桿螺母是該裝置的核心部件，可以將絕緣桿的旋轉運動，轉換成滑塊、夾爪的往復運動，并提供全部夾緊力，需要進行設計計算。

根據現場實際使用情況，端部支撐為一端固定，一端自由狀態，依照如表2所示的絲桿的長度系數選用長度系數β為 2.00。

表2 絲桿的長度系數β

根據上述方程式判斷，絲桿可以達到穩定性要求。根據上述設計計算，加工線夾夾具樣品如圖10所示。

圖10 線夾夾具樣品

2.3 輔助裝置的應用

2020年9月，在某500kV變電站進行35kV母線停電檢修時，進行輔助裝置的應用測試。

（1）功能測試。所設計的實物裝置均能夾到母線、母線夾及線夾位置，能卡進并順利退出，可知夾具的開口尺寸、彈簧壓力等參數設計合理。

（2）強度測試。經過幾次操作，夾具未發生變形及開裂等損壞現象，并且夾具重量為43.8kg，絕緣桿強度合適，符合現場實際使用條件。

（3）電阻測試。將回路電阻儀的一根電流、電壓線夾在預留的接線柱上，另一根夾到鋸齒接觸面上，測得電阻僅為0.2μΩ，符合實際現場使用條件。

3 結束語

文章針對管母直流電阻測量輔助裝置的研發，從現場勘測、數據收集到方案確定、樣機制作、功能驗證上均取得了初步的成果。該裝置的成功研制，可以切實解決現場困難，方便現場檢修作業，降低檢修作業對待修設備的傷害，提高測量回路電阻數據的準確性，提高檢修質量及效率。同時，不僅可以解決500kV主變低壓側無功回路管母與抱箍的測量，還可以將其推廣在220kV、110kV敞開式管母的抱箍直流電阻測量工作中。