QC案例：關口表防脫落電壓線搭頭的研發

◆黃 菲 沈 捷 錢 穎 盧霄依 / 文

一、選擇課題

1．關口表電壓線的重要性

隨著用電信息采集系統的不斷建設與完善，其深化應用也逐漸成熟。利用采集系統平臺的供電側與售電側數據，可以計算出臺區（在電力系統中，臺區指一臺變壓器的供電范圍或區域）的具體線損率。通過對線損率進行深入分析可進一步助推臺區線損的精益化管理，及時發現故障電表和竊電用戶，提高企業服務水平和客戶服務感受，但是這些都是以穩定的電壓線搭頭為前提。然而搭頭脫落所有數據無法采集。

2．問題和現狀

目前，桿變臺區的平均負線損比例為，與公司要求的以內有一定差距。

關口表是采集臺區供電側數據的計量終端（俗稱總表），采集成功的關鍵是其穩定和可靠的特性。然而在用電采集系統的監控平臺中，關口表有時召測到電壓為零的情況絕大多數為電壓線搭頭脫落。

鱷魚夾脫落需要運維人員到現場進行關口表消缺作業，額外增加運維人員現場操作次數，同時增加物資、車輛等成本支出。以每年脫落240次，每次消缺綜合成本250元計算，市北供電公司每年需要額外承擔65萬元的運維成本支出。運維人員在進行鱷魚夾脫落消缺處理時，也存在著安全風險。

小組針對當前的現狀，決定打破鱷魚夾連接的傳統思路，展開了頭腦風暴式的討論，重新設計一種防脫落的關口表電壓線搭頭。

二、確定目標

1．確定目標

設計的關口表防脫落電壓線搭頭，主要目標是：實現防脫落搭頭的脫落次數從240次/年達到0次/年。

2．目標可行性分析

小組成員在具體的環境和現有的條件下，檢驗上述目標是否可行。

實驗一：車輛經過測震力。小組成員對經過的主要震動來源車輛和外力進行測震，選取了小型轎車、客車和大型貨車經過100次時的測試值，并計算其平均值。

實驗二：外力破壞測拉力。小組成員又對鱷魚夾做了100次外力破外的測試。外力破壞是指：經過的車輛或者人員不慎勾住接戶線使鱷魚夾脫落。

然后，再把上述100組數據用Minitab軟件做正態分布圖，數據值都分布在95%的置信區間內。震力和拉力主要在19kg以下。因此，小組成員一致認為只要關口表電壓線搭頭能夠承受的拉力≥19kg,脫落次數就可為零，目標是可以達到的。

可行性結論：通過技術革新可以實現目標。

三、提出各種方案并確定最佳方案

查新1：小組成員于2016年3月起對電壓線搭頭進行網上查詢，發現所有產品結構都是與鱷魚夾類似的夾式搭頭。

查新2：小組成員在網上查詢現有的螺帽結構，沒有能夠滿足小組安裝要求。小組需要定制一款螺帽滿足以下條件：1）螺帽既要與低壓樁頭很好連接又要與電壓線很好連接；2）螺帽上能夠有電壓線穿入的孔洞。

1．關口表防脫落搭頭總體方案的選擇

小組成員首先確定防脫落搭頭的形式。從承受拉力、成本、折舊三方面進行評估分析。最終選擇螺帽作為防脫落電壓線搭頭。從安裝便利性和檢修的安全性角度考慮，小組成員決定采用組合式螺帽。接著，小組成員制作親和圖，從材質、形狀、配件三方面進行選擇。

2．關口表防脫落螺帽材質的選擇

1）材質的選擇：小組成員首先對防脫落螺帽材質提出三種選擇：不銹鋼、鐵、黃銅。從穩定性、經濟性、耐用性和簡便性四方面采用層次分析法試驗，不銹鋼材質綜合評分最高。

2）抗氧化和抗腐蝕實驗：關口表的令克箱（戶外低壓配變熔絲箱）通常安裝在室外，霧霾、酸雨、暴雨天氣比較容易潮濕，PH值較小，呈弱酸性。小組成員把不銹鋼、鐵、黃銅放入水和弱鹽酸中100天，只有不銹鋼表面沒有腐蝕變色。

結果：小組成員最終選用不銹鋼材質。

3．關口表防脫落螺帽形狀的選擇

小組成員對防脫落螺帽的形狀提出三種選擇：長方體、六棱柱、圓柱。

1）前部：從令克箱內低壓樁頭圖片來看，固定式的螺帽只能安裝在樁頭柱上。小組成員根據安裝的便利性和使用的穩固性，分別從長方體、六棱柱、圓柱的形狀中進行比較。六棱柱符合人體操作偏好，平均安裝時間較短且容易安裝。

繼續從通用的套筒連接口的內六棱柱形狀來綜合判斷，小組成員從使用穩固性、與低壓樁頭柱原配件協調、便于套筒和套筒柄的安裝、安裝時間四方面進行評價和評分。最終，前部選擇六棱柱。

2）后部：后部與導線連接，要考慮到導線連接的穩固性和安裝的方便性。后部頂端要開一個圓孔以便固定導線，同時兼顧套筒安裝的方便性。套筒安裝時1/3處連接前部六棱柱及所有后部。小組成員從便于用套筒和套筒柄的安裝、與電壓線連接穩固性兩方面進行評價和評分。最終，后部選擇圓柱。

3）螺紋磨損實驗：小組成員對螺紋的磨損情況和是否會滑牙進行了100次拉力實驗，實驗結果發現螺紋沒有磨損，沒有滑牙。螺紋加固了螺帽的連接拉力，證實了螺帽搭頭內切螺紋的優越性。

結果：確定六棱柱與圓柱相結合的形狀。前部為六棱柱作為低壓樁頭的搭頭的連接，后部為圓柱作為導線的連接，內切面為螺紋。

4．關口表防脫落螺帽配件的選擇

考慮到安裝和檢修方便，不選擇一次性使用的膨脹螺絲，而是選用有螺紋的普通螺絲。

結果：確定為普通的、不銹鋼、有螺紋的、開口為十字形的螺絲。

由此，小組成員確定了關口表防脫落搭頭的最佳方案：前部為六棱柱，后部為圓柱相結合的不銹鋼螺帽，再以普通螺絲為配件，具體尺寸如圖1所示：

四、制定對策并實施

根據選定的最佳方案，小組成員作出表1所示的對策實施表。

由專人負責，按對策實施表在規定時間節點內完成實施及檢測。

在發布招標信息后，小組從投標者中選擇了上海地區有較豐富代工經驗的工廠作為不銹鋼螺帽生產工廠。工廠按照小組給出的設計圖紙制作了樣品，小組將樣品送至消保委下屬的質量鑒定檢測機構，對樣品牢固性和安全性進行檢測，檢測結果為合格。

同時，小組對樣品進行組裝試驗，產品組裝過程簡便流暢，產品契合度好，使用流暢，拉力大于19kg，檢測結果為合格。

圖1 關口表防脫落搭頭最佳方案系統圖

五、效果檢查

1．活動前后拉力對比

活動前鱷魚夾的搭頭拉力只有9.585kg,而活動后的防脫落搭頭的拉力可以達到49.55kg，效果顯著。

2016年12月10日小組全體成員又在柳營路實訓基地和洛川北寶興臺區對螺帽進行拉力試驗，現場的拉力值超出一個成年人的拉力，達到49.55kg，達到目標效果。

2．鞏固期

小組成員選擇6月1日至8月31日，完整的三個月時間作為QC鞏固期，經過每日監測與記錄沒有發生脫落事例，等比實現目標脫落次數由60次/季度降低為零脫落，驗證了新搭頭的穩定狀態。臺區線損合格率從現在的39.5%提高至市電力公司要求的80%。

表1 對策制定表

3．應用效益

經濟效益上，在所有桿變臺區推廣防脫落電壓線搭頭后，市北公司每年將減少約65萬元的搭頭脫落運維成本。

安全效益上，減少了由于消缺引發安全事故的發生概率。

4.標準化

小組為了固化所取得的成果，特別對這個新產品制作了安裝手冊。

此次QC活動的成果，申請了實用性新型專利。班組成員的質量管理意識也在活動中得到明顯提高，既學習了先進的質量控制理念，也提高業務水平。