500kV主变低压侧无功管母直流电阻测量辅助装置的研发

钱 聪，张佳剑，曹 军

江苏省电力有限公司检修分公司南通运维站，江苏 南通 226000

某500kV变电站主变低压侧管母全貌如图1所示。文章对图1中4种（A～D）抱夹与线夹导电接触面直流电阻的测试方法及测试夹具进行研究。

图1 500kV主变低压侧管母全貌图

针对测试夹具，必须详细了解测试对象的相关尺寸，为此利用母线停电机会对相关尺寸进行现场测试。管母及母线夹测量尺寸示意图如图2所示。

图2 管母及母线夹测量尺寸示意图（单位：mm）

（1）测量管母周长为550mm，计算直径为Φ175mm。

（2）测量母线夹周长为780mm，计算直径为Φ248mm，宽度为190mm。

（3）双排线接线板宽度为150mm，两线清间隙为115mm，端部厚度为30mm，如图3所示。

图3 双排线夹测量尺寸示意图（单位：mm）

1 辅助装置初步设计方案探讨

1.1 管母及管母抱夹夹具设计方案

（1）方案一（触指方案）：管母及管母抱夹形状基本一致为圆管型，以管母抱夹为例，在支撑件两侧安装2个带弹性的触指，触指接触面加工成锯齿状，两侧触指的距离根据管母抱夹的外径进行设计，如图4所示。

图4 管母抱夹夹具方案一示意图

（2）方案二（双销方案）：在支撑件上安装2只带有尖头的轴销，轴销上安装弹簧，防止操作时由抖动导致接触不良，如图5所示。

图5 管母抱夹夹具方案二示意图

1.2 线夹（双排、单排）夹具设计方案

（1）方案一（夹爪方案）：该方案采用丝杆—螺母传动，实现夹具的夹紧运动，旋转手柄，丝杆顶端的三角滑块进行上下运动，如图6所示。当旋转手柄，滑块向上运动时，滑块抵紧两侧夹爪夹紧测量点，实现测量点的可靠接触。当手柄做反向旋转时，滑块向下运动，两侧夹爪在弹簧力的作用下逐步张开完成测试。该设计方案中的定位件用于限制测量点的位置，防止夹具顶端与接触面的另一侧引流板短接。

图6 双排线夹夹具方案一示意图

（2）方案二（触指方案）：该方案采用触指夹持方式，测试时触指开口对准双排线夹的中心插入，其中弹簧片用于提供接触压力。该设计方案中的定位件用于限制测量点的位置，防止夹具顶端与接触面的另一侧引流板短接，如图7所示。

图7 双排线夹夹具方案二示意图

1.3 比较两种设计方案

对以上两种抱夹及线夹夹具的设计方案进行比较，结果如表1所示，以获得一种简单、可靠、经济的方案并进行后续设计工作。

表1 两种设计方案的技术对比

由表1可知，方案一在辅助装置可靠性及实用性上具有优势，优先选用方案一进行辅助装置的研制。

2 辅助装置模型的设计

2.1 管母及管母抱夹夹具设计

按照图4的结构形式两侧触指弹簧的压缩量需＞50mm，如果按照最小管母直径Φ160mm设计弹簧，并保证有一定的触指压力，则测量最大管母直径为Φ260mm时，单侧弹簧的压缩量将超过50mm，其触指压力为数百牛。基于以上考虑，将夹具的开口尺寸分为两档，即Φ160～Φ200mm及Φ200～Φ260mm。以Φ160～Φ200mm为例作设计说明。

基本参数的选择如下：

（1）力值的选择。测量母线的直径为175mm，母线夹的直径为175mm，在测量时接触点夹紧力应不小于25N，此值应尽量大，有利于去除氧化层，但过大会增大夹持力，不利于操作，因此选择28N。

（2）材料的选择。根据上述设计计算，加工的样品如图8、图9所示。两种工装外形一致，只是开口尺寸不同，管母线夹具（Φ160～Φ200mm）的开口较小，母线夹夹具（Φ200～Φ260mm）的开口较大。

图8 管母线夹具（Φ160～Φ200mm）

图9 母线夹夹具（Φ200～Φ260mm）

2.2 线夹夹具设计

根据图3的测量数据，双排线夹的厚度为30mm，中间间隙为115mm，因此夹具的开口需大于30mm。为了测试的便易性现选取最大开口为50mm，宽度为40mm。

材料的选取参照母线夹具的材料，选取2系列和7系列铝合金。

（1）丝杆螺母计算。丝杆螺母是该装置的核心部件，可以将绝缘杆的旋转运动，转换成滑块、夹爪的往复运动，并提供全部夹紧力，需要进行设计计算。

根据现场实际使用情况，端部支撑为一端固定，一端自由状态，依照如表2所示的丝杆的长度系数选用长度系数β为 2.00。

表2 丝杆的长度系数β

根据上述方程式判断，丝杆可以达到稳定性要求。根据上述设计计算，加工线夹夹具样品如图10所示。

图10 线夹夹具样品

2.3 辅助装置的应用

2020年9月，在某500kV变电站进行35kV母线停电检修时，进行辅助装置的应用测试。

（1）功能测试。所设计的实物装置均能夹到母线、母线夹及线夹位置，能卡进并顺利退出，可知夹具的开口尺寸、弹簧压力等参数设计合理。

（2）强度测试。经过几次操作，夹具未发生变形及开裂等损坏现象，并且夹具重量为43.8kg，绝缘杆强度合适，符合现场实际使用条件。

（3）电阻测试。将回路电阻仪的一根电流、电压线夹在预留的接线柱上，另一根夹到锯齿接触面上，测得电阻仅为0.2μΩ，符合实际现场使用条件。

3 结束语

文章针对管母直流电阻测量辅助装置的研发，从现场勘测、数据收集到方案确定、样机制作、功能验证上均取得了初步的成果。该装置的成功研制，可以切实解决现场困难，方便现场检修作业，降低检修作业对待修设备的伤害，提高测量回路电阻数据的准确性，提高检修质量及效率。同时，不仅可以解决500kV主变低压侧无功回路管母与抱箍的测量，还可以将其推广在220kV、110kV敞开式管母的抱箍直流电阻测量工作中。