互感器極性試驗(yàn)綜合工器具研制

張旭，李鐵夫，孔凡雪，方保壘，徐勤超

（1.國(guó)網(wǎng)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(shè)備檢驗(yàn)研究院棗莊分院，山東棗莊277100）

·班組創(chuàng)新·

互感器極性試驗(yàn)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(guó)網(wǎng)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(shè)備檢驗(yàn)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(yàn)綜合工器具，該工器具由伸縮式操作桿、高空夾線鉗、自動(dòng)收線輪、微型操作盒等部件組成，具有攜帶方便、使用長(zhǎng)度可靈活調(diào)節(jié)、全自動(dòng)收放試驗(yàn)導(dǎo)線等特點(diǎn)。試驗(yàn)人員使用該工器具，無需登高作業(yè)，無需特種車輛配合，即可安全、順利地完成互感器極性試驗(yàn)工作。

互感器；極性試驗(yàn)；伸縮式操作桿；自動(dòng)收線輪

0 引言

DL／T 727—2000《互感器運(yùn)行檢修導(dǎo)則》及國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的《110（66）kV～500 kV互感器檢修規(guī)范》規(guī)定：互感器投產(chǎn)前必須檢查極性關(guān)系，檢修后必須做極性試驗(yàn)［1－2］。在變電站的改造、擴(kuò)建或基建工程施工中，對(duì)互感器二次回路的更改，不僅要在拆除前復(fù)核原始極性，而且在有關(guān)回路恢復(fù)后，必須再做整體型極性試驗(yàn)，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(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)，從而保障繼電保護(hù)及綜合自動(dòng)化裝置的正常工作［3］。

實(shí)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(yàn)人員使用傳統(tǒng)工器具進(jìn)行極性試驗(yàn)，需要攀爬到被測(cè)設(shè)備上進(jìn)行高空拆接線，有時(shí)還要使用高空作業(yè)車才能完成工作。例如：一個(gè)間隔的220 kV電流互感器極性試驗(yàn)一般需要4~5人且耗費(fèi)數(shù)小時(shí)才能完成，成本高、效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)大。針對(duì)以上問題，為提高互感器極性試驗(yàn)的安全性和工作效率，研制出一款操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性較強(qiáng)的新型互感器極性試驗(yàn)綜合工器具。

1 極性試驗(yàn)原理

互感器極性試驗(yàn)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(jiǎn)單、易于操作，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)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(cè)，其中正極經(jīng)開關(guān)K接于L1，負(fù)極接于L2。將電磁式的毫安表接于互感器的二次繞組側(cè)，其中紅表筆接S1，黑表筆接S2。毫安表指針偏轉(zhuǎn)靈敏，指示較為直觀。

接線完成后，對(duì)互感器一次側(cè)電源控制開關(guān)K進(jìn)行閉合、斷開，同步觀察毫安表指針的偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)二次回路接線是否正確。

圖1 極性試驗(yàn)直流法原理

2 極性試驗(yàn)綜合工器具設(shè)計(jì)方案

極性試驗(yàn)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(zhǎng)到達(dá)接線位置；高空夾線鉗安裝于操作桿頂部，用于夾持被測(cè)設(shè)備；收線輪安裝于操作桿底部，在操作桿伸縮的同時(shí)對(duì)導(dǎo)線合理布置，解決試驗(yàn)線易纏繞、整理不便等問題；操作盒集試驗(yàn)所用的干電池、毫安表及開關(guān)等于一體，方便現(xiàn)場(chǎng)操作。試驗(yàn)人員在地面上操作即可完成拆接線，杜絕高空作業(yè)。

2.1 伸縮式操作桿設(shè)計(jì)

2.1.1 改進(jìn)連接方式開發(fā)伸縮式操作桿

考慮現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求，操作桿采用耐高壓環(huán)氧玻纖制成，絕緣性能及機(jī)械強(qiáng)度俱佳。針對(duì)傳統(tǒng)操作桿采用螺栓對(duì)接（如圖2所示），存在的多節(jié)桿攜帶不便、試驗(yàn)前后拆接耗時(shí)多等缺點(diǎn)，將管徑為25 mm、32 mm、38 mm、45 mm的4節(jié)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(xiàn)場(chǎng)組裝、拆卸，單人即可輕松操作，最長(zhǎng)可達(dá)8 m，完全可滿足220 kV互感器極性試驗(yàn)接線需要。整根桿連接牢靠，伸展后晃動(dòng)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(tǒng)的螺栓對(duì)接式操作桿

2.1.2 多節(jié)桿接頭處加裝定位器

為了滿足現(xiàn)場(chǎng)不同高度設(shè)備需求，克服長(zhǎng)度固定導(dǎo)致的試驗(yàn)線拆接不便，操作桿多節(jié)桿接頭處設(shè)計(jì)加裝定位器（如圖4所示）。定位器由橡膠墊片與滾動(dòng)軸組成，橡膠墊片填充在滾動(dòng)軸與外節(jié)桿之間，滾動(dòng)軸固定于內(nèi)節(jié)桿底部。在操作桿伸縮過程中簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)，利用橡膠墊片與外節(jié)桿內(nèi)壁的咬合，即可定位鎖定伸縮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)操作桿長(zhǎng)度的靈活調(diào)節(jié)，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(shè)計(jì)原理

圖5 內(nèi)置式導(dǎo)線設(shè)計(jì)

2.1.3 內(nèi)置式導(dǎo)線設(shè)計(jì)

考慮長(zhǎng)試驗(yàn)線的重量影響，操作桿上舉時(shí)易變形或晃動(dòng)，另外試驗(yàn)線在風(fēng)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(shè)備，給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全帶來嚴(yán)重威脅，因此把試驗(yàn)導(dǎo)線放于伸縮式操作桿內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置式導(dǎo)線獨(dú)特設(shè)計(jì)，能夠有效提高工器具使用時(shí)的安全性。如圖5所示，在夾線鉗頭內(nèi)加裝導(dǎo)體拉線，從鉗頭連接到尾部，經(jīng)接線螺絲與導(dǎo)體螺栓連通，夾頭夾持后實(shí)現(xiàn)設(shè)備與導(dǎo)體螺栓導(dǎo)通。操作桿頂部設(shè)計(jì)導(dǎo)體螺母，夾線鉗通過尾部的導(dǎo)體螺栓與操作桿連接。當(dāng)接線鉗夾緊后，內(nèi)置導(dǎo)線便與被測(cè)設(shè)備良好接觸，完成互感器一次側(cè)接線工作。

2.2 高空夾線鉗設(shè)計(jì)

高空夾線鉗選用市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品改進(jìn)而成。如圖6所示，夾線鉗由動(dòng)、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(shí)產(chǎn)生摩擦，克服接觸位置的氧化膜，確保與被測(cè)設(shè)備接觸良好，解決了人為晃動(dòng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題。高空夾線鉗內(nèi)部加裝導(dǎo)體拉線，與伸縮式操作桿連接后，實(shí)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備與操作桿內(nèi)置導(dǎo)線的導(dǎo)通。

在高空夾線鉗的鉗頭內(nèi)部加裝導(dǎo)體拉線，從鉗頭連接到尾部，經(jīng)接線螺絲與導(dǎo)體螺栓連通，鉗口夾緊后實(shí)現(xiàn)設(shè)備與導(dǎo)體螺栓導(dǎo)通。伸縮式操作桿頂部設(shè)計(jì)導(dǎo)體螺母，夾線鉗頭通過尾部的導(dǎo)體螺栓與操作桿進(jìn)行連接。當(dāng)夾線鉗夾緊時(shí)，內(nèi)置導(dǎo)線便與被測(cè)設(shè)備良好接觸，完成被測(cè)互感器高空接線。

圖6 高空夾線鉗設(shè)計(jì)

2.3 自動(dòng)收線輪設(shè)計(jì)

如圖7所示，自動(dòng)收線輪內(nèi)置儲(chǔ)能彈簧，利用彈簧形變實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)線的全自動(dòng)收放，解決了試驗(yàn)線手動(dòng)收放費(fèi)時(shí)、易纏繞打結(jié)問題。當(dāng)伸縮式操作桿伸長(zhǎng)時(shí)，向外抽出導(dǎo)線，收線輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)能彈簧拉伸存儲(chǔ)能量；伸縮式操作桿回縮時(shí)，儲(chǔ)能彈簧釋放能量，帶動(dòng)收線輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)將導(dǎo)線收于收線輪槽內(nèi)。自動(dòng)收線輪采用不銹鋼材質(zhì)加工，在操作桿底部開槽安裝。銅質(zhì)中空輪軸方便外插試驗(yàn)線，實(shí)現(xiàn)與微型操作盒的良好連接。

2.4 微型操作盒設(shè)計(jì)

選購體積小、重量輕的干電池、開關(guān)等元器件，設(shè)計(jì)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(xiàn)場(chǎng)工作。操作盒上的黃色和藍(lán)色接線柱用于連接操作桿內(nèi)置導(dǎo)線。黑色開關(guān)閉合時(shí)電源燈點(diǎn)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(dòng)收線輪設(shè)計(jì)

圖8 微型操作盒設(shè)計(jì)

3 互感器極性試驗(yàn)綜合工器具使用效果

互感器極性試驗(yàn)專用綜合工器具如圖9所示。伸縮式操作桿長(zhǎng)度可調(diào)、隨意鎖定，方便高空引接線工作，內(nèi)置導(dǎo)線式設(shè)計(jì)有效防止了操作桿風(fēng)舞搖擺、晃動(dòng)變形等帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，操作桿底部加裝自動(dòng)收線輪實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)導(dǎo)線的全自動(dòng)收放，解決了導(dǎo)線過長(zhǎng)易纏繞打結(jié)、整理不便等問題［6］。

圖9 互感器極性試驗(yàn)綜合工器具

該工器具適用于220 kV及以下電壓等級(jí)的電流互感器、變壓器套管互感器等設(shè)備極性試驗(yàn)工作，較好地解決了上述設(shè)備極性試驗(yàn)時(shí)的高空引接試驗(yàn)線問題，避免人員高處攀爬作業(yè)危險(xiǎn)，無需特種車輛配合，即可安全、順利地完成互感器極性試驗(yàn)工作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了現(xiàn)場(chǎng)工作效率和安全性。成果已成功應(yīng)用于多個(gè)變電站基建、改造等工程中，互感器極性試驗(yàn)時(shí)間縮減70%，試驗(yàn)人員由原來至少4人減少為2人，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語

介紹一種新型互感器極性試驗(yàn)綜合工器具，有效解決了220 kV及以下電力設(shè)備極性試驗(yàn)工作中的高空引接試驗(yàn)線問題，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率和安全性。今后，將對(duì)操作桿內(nèi)置式導(dǎo)線進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高導(dǎo)線的載流能力和絕緣性能，從而滿足電氣試驗(yàn)項(xiàng)目通入大電流、高電壓的應(yīng)用要求，可將該成果拓展推廣到電氣試驗(yàn)專業(yè)相關(guān)工作。

［1］DL／T 727—2000互感器運(yùn)行檢修導(dǎo)則［S］．

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司．110（66）kV～500 kV互感器檢修規(guī)范［R］．2005.

［3］曹法明．電流互感器極性的判斷［J］．農(nóng)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(yùn)行中應(yīng)注意的問題［J］．科技信息，2009（20）：308．

［6］國(guó)家電網(wǎng)公司，國(guó)網(wǎng)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(guó)，201420467165.5［P］．2014－12－10.

Development of Integrated Instrument for Transformer Polarity Test

ZHANG Xu，LI Tiefu，KONG Fanxue，F(xiàn)ANG 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(shè)備的檢修、維護(hù)等工作。