10kV母排型带电旁路线夹的研制Word文件下载.docx

1、刘高本科 副组长金正满本科督导吴舒玉组员方案策划王启彬大专赵后广方案实施苏华伟王帅效果检查刘震孙静小组获奖情况2019年六安公司QC成果一等奖二、选择课题（一）提出需求10kV配网是县级供电公司的主要供电网架，承担着城乡广大电力客户的供电，在配网日常运行中，配网设备如柱上开关、变压器、电缆、跌落保险等母排型设备的连接部位和引流线经常出现发热烧损情况，直接影响设备稳定运行及正常供电。以国网霍山县供电公司为例，据不完全统计2015年、2016年、2017年发生在配网设备上发热缺陷多达15处、16处、21处。 图1：近3年霍山公司配网设备发热缺陷处理情况上述配网母排型设备发热的处理普遍采用停电检修方

2、式，此类检修方式涉及停电范围一般较大，直接影响了客户的正常生产生活用电。如果上述电网缺陷放任不管、长期得不到处理，设备发热情况将持续恶化，可能造成更大范围地停电事件或设备烧损事件。因此，电网运检部门往往处于两难境地。结论:常规的停电检修消缺方式，涉及的停电时户数较多 ，易引起客户不满和95598投诉事件，对供电可靠性、设备停运率等运行指标也产生不利影响，从而对公司效益造成负面影响。（二）明确课题需求与目的1、课题需求（1）能够有效消除配网设备连接部位和引流线发热缺陷。（2）能够在线路不停电的情况下消除发热缺陷，降低停电时户数，避免电量损失和供电可靠性降低。2、课题目的 小组打算研制一种适用于配

3、网母排型设备的装置，在线路不停电的情况下，快速消除配网设备连接部位、引流线发热缺陷，降低停电时户数的目的。（三）课题查新1、课题查新：小组成员对此课题进行查新，如表2所示：表2 查新情况表查新项目母排型消除配网设备发热缺陷的装置查新人员查新单位带电作业QC小组查新时间2018-2-22查询目的：项目立项查询范围：中国专利数据库 中国企业.产品库 XX搜索中国电力科技成果数据库 中国知网查新点与查新要求：查找一种适用于母排型设备的装置，能够线路带电情况下消除配网设备连接部位、引流线发热问题。查新结论：未查到类似专利及相关类似产品2、寻找课题创新思路：小组成员在查找资料过程中，发现导体发热的物理学

4、知识“焦耳定律”和“导线型带电接火线夹”的相关原理和功能可以借鉴。表3 原理借鉴表需求借鉴点焦耳定律课题研发装置能够有效消除配网设备连接部位和引流线发热缺陷降低通过配网设备连接部位和引流线的电流或者减小其电阻就能有效的解决发热问题。工作原理技术参数借鉴思路导体发热遵循焦耳定律：Q=I*Rt，电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，跟导体电阻成正比。电气连接处及导线温度要求：751、研制的母排型装置具有紧固功能和旁路引流功能。2、通过紧固功能将连接部位紧密结合，降低接触电阻，从而解决发热问题。3、通过旁路引流功能，减少流过连接部位和引流线的电流，从而解决发热问题。表4 功能借鉴表导线型带电接

5、火线夹能够带电安装1、利用绝缘操作杆控制旋转螺栓部件对目标进行固定锁紧。2、通过螺栓和垫片固定引流线实现引流目的。主要应用于架空线路的接火作业。通过绝缘操作杆控制旋转螺栓部件对带电的架空线路进行固定锁紧，右侧的作用为固定引流线，实现引流功能，通过线夹本体的连接实现接火的目的1、适用范围：10千伏带电接火使用。2、旋转螺栓部件许用扭矩：2000Ncm。3、引流线范围70mm1、研制的装置可为一种适用于带电作业的线夹。2、线夹通过旋转螺栓对目标进行固定实现紧固功能。3、线夹通过螺栓和接线端子（线鼻）固定引流线从而实现线夹的旁路引流功能3、确定课题 因此，研制一种能带电安装的母排型旁路线夹，代替传统

6、停电消除配网设备发热缺陷方法，是本次课题的目的。综上，我们小组设定的课题为：三、设定目标（一）总目标设定成功研制一种适用于母排型设备部件的10kV母排型带电旁路线夹，消除配网设备连接部位、引流线发热缺陷，降低停电时户数。（二）目标值量化在线路不停电的情况下将因配网设备连接部位、引流线发热缺陷造成停电时户数降低80%。降低80%图2 目标图（三）可行性分析1、目标可行性分析：小组成员选择霍山公司2017年配网设备连接部位和引流线发热的21处缺陷进行分析，将停电消缺和带电消缺（不带负荷）涉及的停电时户数进行统计分析，统计如下所示：表5 2017年配网发热缺陷停电时户数统计表序号检修方式停电时户数1

7、停电消缺9452带电消缺（不带负荷）186通过上述统计表中可以发现，配网设备因连接部位、引流线发热引起的缺陷，带电消缺相比于停电消缺能远远降低停电时户数。假设2017年都采用带电消缺的话，就可以将停电时户数下降80.3%（945-186）/945=0.803），从而达到停时户数降低80%的目标，因此目标值理论可行。2、能力可行性分析：小组成员均具备大专以上学历，理论基础知识扎实，并且均从事过电力一线岗位，具备电气专业知识；多名队员具有带电作业证，属于带电作业班成员，可以在实训基地进行现场试验和测试；霍山公司的“映山红”职工创新工作室拥有先进的金属加工设备、测试仪器和试验装置，并且随时可以使用，

8、这些为活动提供了必要的保障。表6 所有设备、仪器一览表名称制造厂数量数控加工车床金洋机床铣床青岛永立3台钳虎力4计算机联想5直流电源深圳兆信6投影仪宏基7打印机西通8游标卡尺刃具9切割机博世10万用表伏力德经过以上分析，小组成员认为目标具有可行性！四、提出方案并确定最佳方案（一）提出总体方案1、功能目标：小组根据需求，初步设定10kV母排型带电旁路线夹具备以下功能目标：图3 10kV母排型带电旁路线夹功能图2、结构特点：根据以上设定的目标，小组成员借鉴导线型带电接火线夹结构特点，提出10kV母排型带电旁路线夹整体结构方案。表7 10kV母排型带电旁路线夹整体结构表结构要求实现效果“”型主体部件

9、满足母排设备“”的平面接触调节部件使目标设备在操作过程中不发生受力旋转，同时适用于用于不同型号、大小的配网设备旋转螺栓部件与普通不停电作业工具配套，对目标设备进行固定和锁紧顶片部件增大受力面积，配合旋转螺铨进行目标设备固定和锁紧铜铝过渡部件在不同材质状况下的互换使用，避免铜铝过渡氧化问题旁路部件实现旁路引流作用3、方案提出：根据以上结构方案，对总体研制方案分解：图4 10kV母排型带电旁路线夹总体方案（二）方案分解和优化1、“”型主体部件的选择方案需求满足母排设备“”的平面接触，不易滑脱，具有良好的机械强度和导电性能。可选方案选择依据1、形状能满足母排“”的平面接触，不易滑脱；2、具有良好的机

10、械强度和导电性能备选方案开口部位为平面：开口部位为斜面：铝合金材质铜合金材质方案解释将铝合金材料切割成“”型,开口处为平面将铜合金材料切割成“”型,开口处为平面将铝合金材料切割成“”型，开口部位设计为斜面将铜合金材料切割成“”型，开口部位设计为斜面形状特点能满足母排“”的平面接触要求，开口为平面，目标易滑脱能满足母排“”的平面接触要求，开口为斜面设计，能预防目标滑脱机械强度211MPa392MPa导电性能 电阻率约为27nm电阻率约为17nm经济性20元50元22元55元加工难度加工改造难度较低加工难度大，不利于大规模生产综合评估机械强度和导电性能满足要求，但是形状不满足要求机械强度和导电性能

11、满足要求，但是形状、经济性、加工难度高形状、经济性、加工难度较低、机械强度和导电性能满足要求形状、机械强度和导电性能满足要求，但经济性、加工难度高结论不采用采用2、调节部件的选择使目标设备在操作过程中不发生受力旋转，同时适用于不同型号、大小的配网设备1、能固定目标设备；2、具有调节功能，适用于不同型号、大小的配网设备通过滑标调节：通过螺栓调节：主体上部开孔，安装铝合金材质滑标，通过移动滑标来调节主体上部开孔，安装铜合金材质滑标，通过移动滑标来调节主体固定柱上开孔，通过铝合金材质螺栓旋转进行调节主体固定柱上开孔，通过铜合金材质螺栓旋转进行调节固定作用滑标无法起到固定作用，目标设备易发生受力旋转螺

12、栓能够起到固定作用，目标设备不易发生受力旋转调节作用能够通过进行调节，可适用于不同型号、大小的配网设备共存性与铝合金材质“”型主体不存在氧化反应与铝合金材质“”型主体存在氧化反应30元5元10元开孔面积大，滑标形状特殊，整体加工难度高开孔面积大，滑标形状特殊、材料不易加工，整体加工难度高开孔面积小，螺栓易加工，整体加工难度低滑标无法起到固定作用，整体加工难度高，经济性较差滑标无法起到固定作用，整体加工难度高，与主体存在氧化反应能够起到固定作用，经济性较好，整体加工难度低能够起到固定作用，经济性较好，整体加工难度低，但与主体存在氧化反应3、旋转螺栓部件的选择1、与本单位现有带电作业工器具配套；2

13、、能够对目标设备进行固定和锁紧圆环型：字型：主体下部开孔，匹配相应大小铝合金材质旋转螺栓，其螺栓操作部位为圆环型，通过固定螺栓圆环部位，进行旋转紧固。主体下部开孔，匹配相应大小铜合金材质旋转螺栓，其螺栓操作部位为圆环型，通过固定螺栓圆环部位，进行旋转紧固。融合配套无法与现有的绝缘旋转操作杆配套，需要研发专用固定螺栓圆环的绝缘操作杆与现有的绝缘旋转操作杆配套固定锁紧通过旋转螺栓转动，能够固定并锁紧目标设备与主体不存在氧化反应与主体存在氧化反应15元25元铝合金材质加工难度较低铜合金材质加工难度较高需要研发专业操作杆，费时费力需要研发专业操作杆，材质与主体存在氧化反应与现有工器具配套，能够起到固定

14、并锁紧作用材质与主体存在氧化反应4、顶片部件的选择增大目标设备的受力面积，配合旋转螺铨进行目标设备进行固定和锁紧1、能够增大目标设备的受力面积；2、能够有效配合旋转螺铨进行目标设备进行固定和锁紧凹槽型：平面型：镀锌铜片材质镀锌铝片材质由顶片和螺钉组成，凹槽型设计，本体为圆型镀锡铜垫片，通过螺钉固定在旋转螺栓顶部由顶片和螺钉组成，凹槽型设计，本体为圆型镀锡铝垫片，通过螺钉固定在旋转螺栓顶部由顶片和螺钉组成，凹平面设计，本体为圆型镀锡铜垫片，通过螺钉固定在旋转螺栓顶部由顶片和螺钉组成，平面型设计，本体为圆型镀锡铝垫片，通过螺钉固定在旋转螺栓顶部受力面积通过螺钉固定在旋转螺栓顶部，能够有效增加旋转螺

15、栓对目标设备的受力面积，避免了受力集中在一个点的现象。配合性可实现与旋转螺铨的非同期转动连接，有效配合旋转螺铨进行目标设备进行固定和锁紧与旋转螺铨同期转动连接，旋转螺铨转动锁紧时，造成线夹倾斜，不能有效安装镀锌材质能有效避免顶片与铝合金材质旋转螺栓之间的氧化反应铜材质强度大，受力不易变形铝材质强度小，受力易变形强度大，不易变形，能与旋转螺铨的非同期转动连接，有效配合旋转螺铨进行目标设备进行固定和锁紧强度小，受力易变形无法实现与旋转螺铨的非同期转动连接无法实现与旋转螺铨的非同期转动连，材质强度小5、铜铝过渡部件的选择在不同目标材质状况下的互换使用，避免铜铝过渡氧化问题在不同目标材质状况下的互换使

16、用，避免铜铝过渡氧化问题，对线夹整体无影响；双孔型：单孔型：由铜铝过渡板、螺丝、螺孔组成。在“”型主体上部、铜铝过渡板各开两个孔，通过螺丝将铜铝过渡板固定在“”型主体内壁，从而实现在不同材质状况下的互换使用，避免铜铝过渡氧化问题在“”型主体上部、铜铝过渡板各开一个孔，通过螺丝将铜铝过渡板固定在“”型主体内壁，从而实现在不同材质状况下的互换使用，避免铜铝过渡氧化问题整体强度“”型主体上部为受力点，开两个孔对主体强度影响较大单孔设计，对主体强度影响较小加工耗时两个孔设计，增加加工步骤，消耗工时单孔设计，简单，易加工对线夹整体强度较大，加工步骤增加对线夹整体强度影响较小6、旁路部件的选择1、不影响线

17、夹整体强度；2、实现旁路引流作用正面型：侧面型：由螺铨、铜铝过渡板组成，位于主体支柱部位正面侧，可配套普通（单）双孔铜（铝）接线端子（线鼻）使用连接由螺铨、铜铝过渡板组成，位于主体支柱部位侧面侧，可配套普通（单）双孔铜（铝）接线端子（线鼻）使用连接受连接部位空间限制，此线夹的厚度不能过大，如果主体支柱部位正面侧制作旁路部分，开孔会导致支柱部位强度不足旁路部分在侧面能够美观，而且支柱部分宽度可以适当宽一点，开孔对其强度影响较小引流作用均能通过与普通（单）双孔铜（铝）接线端子（线鼻）连接，实现旁路引流作用对线夹整体强度影响较大（三）最佳方案确定经过小组逐一分析和评估，最终确定最佳方案及设计草图：图

18、5 10kV母排型带电旁路线夹最佳方案图6 设计草图五、制定对策带电作业QC小组确定方案后，群策群力，绘制了10kV母排型带电旁路线夹（以下简称母排线夹）攻关研制的对策表：对策目 标措 施地 点负责人时间研制“”型主体部件1、确定设备尺寸参数。2、进行3D设计绘制3、制作部件，进行功能目标试验加工厂、试验室2018-3-9研制调节部件3、制作部件，进行试验2018-3-13研制旋转螺栓部件2、能够对目标设备进行固定和锁紧；3、旋转螺栓许用扭矩2000Ncm2018-3-15研制顶片部件2018-3-19研制铜铝过渡部件在不同目标材质状况下的互换使用，避免铜铝过渡氧化问题，对线夹整体无影响201

19、8-3-25研制旁路部件1、通过调查统计确定设备尺寸参数2018-4-1整体组装校验组装完成，对发热缺陷进行处理，使电气连接处及导线温度要求：1、部件组装2、进行模拟试验2018-4-10六、对策实施（一）研制“”型主体部件目标1、满足母排“”的平面接触，不易滑脱2、机械强度211MPa、导电性能：最大通过电流500A实施过程1、小组经市场调研和实际测量，统计各种配网设备母排和连接处的大小，具体参数如下：规格（mm）目标设备尺寸要求配网设备母排宽度为：30-60厚度为：4-7目标设备“”型主体内壁长度60；开口8母排连接部位处5-16目标设备“”型主体内壁长度60、宽度20；开口16连接部位母

20、排顶端距连接螺丝的距离长度为：10-40目标设备“”型主体厚度20配网设备连接部位距离另一相之间距离距离200目标设备“”型主体主体整体最大长度150根据上述调查统计，小组确定“”型主体整体长度100mm、宽度62mm、厚20mm，内壁长度为63mm、宽度32mm，可以满足多种型号、尺寸的母排。2、根据上述尺寸，使用solidworks画图软件，设计以下3D图：3、根据设计图，通过车床加工制作出“”型主体，实物如下：测试结果1、在柱上开关母排桩头处进行安装试验，测试良好，可方便在带电操作中将目标设备的导入母排线夹内部，同时固定柱能预防目标设备脱离母排线夹，满足要求。2、主体部件机械强度及导电性

21、能试验，强度和导电性能均满足要求。机械强度测试80MPa150MPa200MPa210MPa220MPa230MPa线夹状态无变形轻微变形变形结果线夹整体机械强度为210-220MPa，大于200MPa，满足要求导电性能测试通过电流200A300A400A500A600A700A线夹温度1043通流在600A以下，线夹温度与室温接近，满足要求实施效果检查线夹能满足母排“”的平面接触，不易滑脱，具有良好的机械强度211MPa，导电性能500A，目标达到。（二）研制调节螺栓部件1、能固定目标设备2、具有调节功能，适用于SLG1-SLG4型设备线夹宽度需求1、小组成员收集市面上内六角螺栓的规格型号，统计各型号大小参数、具体如下：型号公称直径（mm）M6