避雷器帶電測試專用試驗桿的研制與應用(變電管理所高壓二班QC小組)

2013—2014年度QC小組活動成果材料創(chuàng)新型避雷器帶電測試專用試驗桿的研制與應用珠海供電局變電管理所高壓二班QC小組目錄TOC\o"1-2"\u１、小組簡介 2２、前言 3３、選題理由 33.1、帶電測試存在的幾個問題 43.2、課題的選定 5４、設定目標 64.1、提出目標 64.2、目標可行性分析 7５、對策方案的提出和方案的選擇 85.1、測試桿前端結(jié)構(gòu)改良 85.2、測試桿長度選擇 10６、工具形狀及尺寸的最終確定 11７、制定對策 12８、對策實施 128.1、收集材料 128.2、車床加工 138.3、工具驗收 148.4、操作培訓 14９、效果檢查 159.1、工作效果 159.2、無形效益 15１０、制定鞏固措施 16１１、下一步計劃 16避雷器帶電測試專用試驗桿的研制與應用高壓二班QC小組小組簡介小組情況簡介：小組簡歷小組名稱高壓二班QC小組成立時間20課題類型創(chuàng)新型課題注冊20活動時間2013.6.10-2014.03.15活動次數(shù)20出勤率100%活動課題名稱避雷器帶電測試專用試驗桿的研制與應用成員概況姓名性別職稱職務組內(nèi)分工接受TQC教育學時梁育雄男高級技師、助理技能專家高壓二班班長組長（全面負責）72小時方義治男高級工程師、助理技術(shù)專家變電管理所高壓專責組員（技術(shù)顧問）72小時黃啟泰男技師運行專責組員（研制試驗）72小時易冉男助理工程師安全專責組員（研制試驗）72小時黃秉權(quán)男高級工運行班長組員（具體實施）72小時朱子龍男助理工程師安全員組員（具體實施）72小時林煜超男助理工程師巡檢員組員（具體實施）72小時前言避雷器是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要保護設備之一，主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或操作引起的內(nèi)部過電壓。近年來，金屬氧化物避雷器(以下簡稱MOA)以其優(yōu)異的技術(shù)性能逐漸取代了其他類型的避雷器，成為電力系統(tǒng)新一代的過電壓保護設備。由于MOA沒有放電間隙，氧化鋅電阻片要長期承受運行電壓的作用，且各串聯(lián)電阻片中不斷有泄漏電流流過。如果MOA在運行中發(fā)生劣化，泄漏電流就會增大，最終導致MOA熱崩潰而發(fā)生設備事故。所以監(jiān)測運行中MOA的泄漏電流情況，對判斷其運行狀況是非常必要的。《電氣設備預防性試驗規(guī)程》對運行中的MOA定期試驗作出了規(guī)定，通過定期檢測避雷器的全電流和阻性電流，可對避雷器的運行狀況作出有效的分析判斷。選題理由3.1、帶電測試存在的幾個問題如上文所述，對運行電壓下的氧化鋅避雷器進行泄漏電流的帶電測試，是監(jiān)測避雷器運行狀態(tài)以保障電網(wǎng)安全運行的重要手段，在進行此項工作時，存在兩個比較突出的問題：接線繁瑣，測試效率較低：需要在避雷器放電計數(shù)器上下兩端接取試驗連線，但避雷器放電計數(shù)器通常離地較高（2.4m-2.6m）(a)搬運梯子（b）擺放儀器與測試引線（c）接試驗引線（d）測量圖1避雷器帶電測試常規(guī)流程圖按照此流程，在進行全站避雷器帶電測試時，需要多次在梯子上上下下，這樣的接拆線方式一方面使得測試效率較低耗時較長（見表1），另外一方面給試驗人員帶來一定的摔落風險，此外多次搬動梯子還比較消耗試驗人員的體力使得試驗人員相當疲憊。表1：全站避雷器帶電測試所需時間變電站名稱220kV雨塘站220kV大港站220kV尖峰站110kV五山站避雷器組數(shù)1422185全站測試所需時間(小時)2.5431對試驗的各個流程所耗時間進行了大致的統(tǒng)計，具體數(shù)值見表2：表2：避雷器帶電測試各流程所需時間試驗流程搬梯子擺放試驗儀器上下梯子裝拆線實際測量各個流程耗費的時間（分鐘）3231從表2可以明顯看出，搬運梯子及上下梯子進行拆接線在整個試驗流程中所占時間比例較高。2.帶電接線，有人身觸電風險：直接用人手戴絕緣手套來進行測試時的接拆線，若未注意保持足夠安全距離，手臂伸的位置過高，可能引起高壓一次引線直接對人體放電，導致嚴重的人身傷亡事故。圖2手戴絕緣手套接拆線3.2、課題的選定測試效率低及人身觸電風險兩個問題測試效率低及人身觸電風險兩個問題解決辦法解決辦法使用新型測試工具來代替人手工直接拆接線使用新型測試工具來代替人手工直接拆接線調(diào)查調(diào)查市場上沒有相關便于操作的工具市場上沒有相關便于操作的工具提出課題提出課題設計新型工具設計新型工具設定目標4.1、提出目標目標：研制避雷器帶電測試專用試驗桿目標值：實現(xiàn)以避雷器測試桿代替人手來進行接拆線的工作，避免梯子的使用及搬運，降低人身觸電、高空墜落風險，提高測試效率50%以上。4.2、目標可行性分析1）技術(shù)可行性分析：該工具擬采用經(jīng)試驗合格長度合適的驗電器絕緣桿進行創(chuàng)新改良，將測試線連接于改良后絕緣棒可導電的前端結(jié)構(gòu)上，并使用絕緣桿將其前端結(jié)構(gòu)掛接于避雷器上端引線處以實現(xiàn)測量引線的與被試設備的連接，從技術(shù)原理上來說，是完全可行的！2）安全可行性分析對各電壓等級避雷器放電計數(shù)器及一次引線離地高度做了統(tǒng)計，具體數(shù)值見表3表3：避雷器放電計數(shù)器及一次引線離地高度統(tǒng)計表電壓等級(kV)500220110放電計數(shù)器離地高度（米）2.52.52.5一次引線離地高度（米）86.24.7從上面統(tǒng)計可以看出，假設人手臂伸長后高度為2米，若選擇長度在1米以下的測試桿，以一次引線離地最低的110kV電壓等級為例：4.7-2-1=1.7>1.5通過上述分析，研制一套避雷器測試桿代替人手來進行接拆線的工作，無論從技術(shù)方面還是安全性方面，都是可行的。對策方案的提出和方案的選擇5.1、測試桿前端結(jié)構(gòu)改良在對測試桿前端的改良方面，小組成員從實用性、可行性、經(jīng)濟性等多個方面進行考慮，經(jīng)過多次討論，最終提出了三個初步的方案以供選擇1）使用用銅絲鉤固定在絕緣桿頂部，用于測量。2）在絕緣桿前段固定一把不銹鋼刀片，用于測量。3）以不銹鋼片為原材料，加工制作帶鋸齒的鉤狀結(jié)構(gòu)用于測量前端結(jié)構(gòu)設計方案的選擇與論證方案1示意圖使用方法說明在銅線鉤與絕緣桿連接處螺絲接測試導線，然后使用絕緣棒將銅線鉤掛接于避雷器計數(shù)器上端引線接觸以實現(xiàn)接線，取下以實現(xiàn)拆線。優(yōu)點材料獲取方便；結(jié)構(gòu)簡單，易于制作；有勾取功能，接拆線較為方便。缺點戶外避雷器計數(shù)器上端引線在雨水等外界環(huán)境的作用下氧化銹蝕，此時使用銅線鉤鉤接與引線無法實現(xiàn)與其的良好連接，影響測試結(jié)果銅線鉤材質(zhì)較軟，在測試的過程中稍稍用力容易變形，不利于測量的進行。是否采用不采用方案2示意圖使用方法說明在不銹鋼片與絕緣桿連接處螺絲接測試導線，然后使用絕緣棒將不銹鋼片與避雷器上端引線接觸以實現(xiàn)接線，取下以實現(xiàn)拆線。優(yōu)點材料獲取方便；結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。缺點結(jié)構(gòu)為直線型結(jié)構(gòu)，無掛接功能，使用時需人手持絕緣棒以防止掉落，在三相同時測量的情況下，需三人扶絕緣棒，較為消耗人力是否采用不采用方案3示意圖使用方法說明在鋸齒鉤與絕緣桿連接處螺絲接測試導線，然后使用絕緣棒將鋸齒鉤掛接于避雷器計數(shù)器上端引線接觸以實現(xiàn)接線，取下以實現(xiàn)拆線。優(yōu)點材料獲取方便；有勾取功能，接拆線較為方便。在避雷器計數(shù)器上端引線銹蝕的情況下也可利用鋸齒磨掉引線上的銹，實現(xiàn)測試線與避雷器計數(shù)器上端引線的良好接觸。缺點需要對設計進行加工和改良，耗費人力，費用方面也會高一些。是否采用采用5.2、測試桿長度選擇在測試桿長度的選擇方面，我們統(tǒng)計了各個電壓等級避雷器放電計數(shù)器離地高度、一次引線離地高度、驗電器絕緣桿長度，從安全性及實用性的角度對絕緣桿的長度進行了選擇，統(tǒng)計表見圖4表4：避雷器放電計數(shù)器及一次引線離地高度統(tǒng)計表電壓等級(kV)500220110放電計數(shù)器離地高度（米）2.52.52.5一次引線離地高度（米）86.24.7絕緣桿單節(jié)長度（米）21.51以一次引線離地最近的110kV避雷器為標準來對絕緣桿的長度進行選擇，假設人手臂伸直后總高度為2米，做計算如下：絕緣桿允許最大長度：4.7(一次引線長度)-2（人手臂伸直后總高度）-1.5(110kV安全距離)=1.2對照表四，可以明顯看出，只有110kV驗電筆單節(jié)絕緣桿長度滿足選擇要求。工具形狀及尺寸的最終確定綜合上述選擇，最終確定工具結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3：前端結(jié)構(gòu)最終設計圖主要尺寸的選擇依據(jù)如下：HG段長度：為內(nèi)鉤的深度，放電計數(shù)器上端導線的寬度一般為10mm左右，為達到勾取的效果，內(nèi)鉤的深度必須大于此數(shù)值，但是內(nèi)鉤的深度不能太大，否則在掛接引線的時候需要將試驗桿伸的較高，一方面縮小了安全距離，另外一方面也增加了試驗引線取下的難度，結(jié)合實際的測試情況，最終設計此數(shù)值為20mm。GF段長度：為內(nèi)鉤的寬度，此段的設計也主要從測試桿前端鉤鋸結(jié)構(gòu)掛取的實際需求方面考慮。此寬度不能太窄，必須大于放電計數(shù)器上端引線高度且留有裕度，否則掛取的時候會非常困難，也不能太寬，否則會造成前端結(jié)構(gòu)體積過大，浪費材料也加大了整套試驗桿的重量，不利于試驗桿的使用，考慮上述兩方面因素，通過實際的測試，最終設計此數(shù)值為45mm。制定對策對策表序號對策目標措施1收集材料選擇合適的工具，以便加工走訪市場購買2車床加工及工具組裝1制造完成前端結(jié)構(gòu)2完成整套測試桿的組裝聯(lián)系加工廠3工具驗收驗證測試桿使用效果及安全性進行現(xiàn)場試驗4操作培訓在工作中，操作熟練進行現(xiàn)場指導及實際操作演練對策實施8.1、收集材料購買試驗桿所需材料，并聯(lián)系車床廠進行加工。圖4前端結(jié)構(gòu)原材料8.2、車床加工圖5前端結(jié)構(gòu)實物圖6試驗桿組裝完成8.3、工具驗收(a)效果驗收(b)安全性驗收圖7試驗桿現(xiàn)場驗收8.4、操作培訓(a)現(xiàn)場培訓（b）實際操作圖8試驗桿使用現(xiàn)場培訓及操作效果檢查9.1、工作效果新工具研制成功后，我們將其應用于實際工作當中，并對使用新工具后對同一變電站避雷器帶電測試時間做了詳細的統(tǒng)計，具體表格見表5：表5：全站避雷器帶電測試所需時間變電站名稱220kV雨塘站220kV大港站220kV尖峰站110kV五山站避雷器組數(shù)1422185全站測試所需時間(常規(guī)流程/小時)2.5431全站測試所需時間(使用新工具后/小時)11.51.20.5對試驗的各個流程所耗時間重新進行了統(tǒng)計，具體數(shù)值見表6：表6：避雷器帶電測試各流程所需時間試驗流程搬梯子擺放試驗儀器上下梯子裝拆線/使用新工具裝拆線實際測量各個流程耗費的時間（常規(guī)流程/分鐘）3231各個流程耗費的時間（使用新工具后/分鐘）211從表5和表6可以明顯看出，無論是避雷器帶電測試單組測試時間還是全站測試時間，使用新工具后，都可降低50%以上的測試時間。我們的目標達到了！我們的目標達到了！9.2、無形效益通過本次QC活動極大的調(diào)動了本班成員在工作中的團隊協(xié)作精神，QC活動的方方面面需要彼此的配合，為了圓滿的達成同一個目標，團隊成員都需要付出極大的努力，而這些付出，使得我們凝聚力更強，彼此更加信任。認識到工作中勤于思考善于總結(jié)的重要性，很多工作已經(jīng)開展了很多年，工作流程及相關工具多年來并未得到改進，這就給了我們發(fā)揮自己的聰