CN112462101A - 主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具及其参数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，所述线夹夹具包括：丝杆、滑块、滑块套筒、定位件、左夹爪和右夹爪，所述滑块套在丝杆的外部，所述滑块固定设置在所述滑块套筒内部以使得所述滑块套筒能够随着滑块沿丝杆上下运动，所述左夹爪和右夹爪分别固定安装在所述滑块套筒的顶端，所述定位件固定安装在所述定位件的顶端，并且设置于所述左夹爪和右夹爪之间。本发明通过旋转丝杆，带动滑块上下运动，与滑块固定的滑块套筒带动两侧夹爪夹紧线夹测量点，实现测量点的可靠接触；在做反向旋转时，即滑块向下运动时，两侧夹爪在重力的作用下逐步张开完成测试。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短接。

Description

主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具及其参数计算方法

技术领域

本发明涉及主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具及其参数计算方法，属于电力检测技术领域。

背景技术

电气的导电回路总是由若干元件构成，其中两零件通过机械连接方式互相接触而实现导电，其接触面成为导电接触面。在变电站无论是变压器、开关还是母线，这样的导电接触面数量众多。电接触的接触面上总会被一些导电性能很差的物质覆盖，由于这种原因出现的电阻增大称为表面电阻。这类物质有氧化物、硫化物、灰尘、污物、油膜、水膜等。氧化物多半是半导体，电阻率很高，任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点(小面)发生了真正的接触，其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象。电流线收缩，流过导电斑点附近的电流路径增长，有效导电截面减小，因而电阻值相应增大。这个因电流线收缩而形成的附加电阻称为收缩电阻，是构成接触电阻的另一个分量。电流通过两导体电接触处的主要现象是接触处出现局部高温。产生此现象的原因是电接触处存在一附加电阻，称之为接触电阻，它包含了上述的表面电阻和收缩电阻。

近年以来，电力系统范围内发生了数起接触面发热导致的设备强迫停运事件，究其原因是对导电接触面的接触电阻没有管控好，导致接触电阻回升而发热。因此，系统内发文需采取多项措施控制发热缺陷的发生。

对500kV主变低压侧管母与抱箍搭接面进行接触电阻测量，一直是变电站内接触电阻测量关键的试验项目。由于存在不同型式的线夹，采用目前的夹线钳通用性不好，不适用于各种类型的线夹，这导致现场不易操作或者数据测量明显不准确，即使接触面等工艺环节已达到要求，也经常不符合公司规定的10uΩ要求，并且增加了登高及脚手架使用等作业风险。

发明内容

本发明旨在针对不同型式的线夹，提出一种线夹夹具，提高线夹夹具的通用性。

本发明采用以下技术方案，提供一种主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，包括：丝杆、滑块、滑块套筒、定位件、左夹爪和右夹爪，所述滑块套在丝杆的外部，所述滑块固定设置在所述滑块套筒内部以使得所述滑块套筒能够随着滑块沿丝杆上下运动，所述左夹爪和右夹爪分别固定安装在所述滑块套筒的顶端，所述定位件固定安装在所述滑块套筒的顶端，并且设置于所述左夹爪和右夹爪之间。

进一步地，所述定位件通过铆钉铆接在所述滑块套筒上。

进一步地，所述定位件包括支撑杆和定位板，所述定位板设置于所述支撑杆的端部并且呈水平设置。

进一步地，所述丝杆的端部连接固定座。

再进一步地，所述固定座上可拆卸地固定连接设置连接杆套管。

再进一步地，所述连接杆套管内安装连接杆。

进一步地所述滑块套管的两侧分别设置固定板，所述固定板均设置连接件，所述连接件分别连接左夹爪和右夹爪。

另一方面，本发明提供了如以上技术方案提供的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具的参数计算方法，包括：

计算丝杆中径d₂，计算方法如下：

其中h是丝杠齿高；F是最大许用轴向压力；P为螺距，[P]是材料的许用压力。

进一步地，计算以下参数：

螺纹牙底宽t₁，t₁＝0.634P

许用压应力[σ]，

许用切应力[τ]，[τ]＝[σ]

许用弯曲应力[σ_b]，[σ_b]＝0.6[σ]

相旋合螺纹圈数z，

剪切强度条件

弯曲强度条件

其中σ_s是屈服强度；H′是螺母有效厚度；F是最大许用轴向压力；t₁是螺纹牙底宽；d是公称直径，z是相旋合螺纹圈数。

本发明所取得的有益技术效果：

本发明通过旋转丝杆，带动滑块上下运动，与滑块固定的滑块套筒带动两侧夹爪夹紧线夹测量点，实现测量点的可靠接触；在做反向旋转时，即滑块向下运动时，两侧夹爪在重力的作用下逐步张开完成测试。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短接。本发明提供的线夹夹具参数计算方法，能够是线夹夹具的结构根据实际应用需要设置，满足相关需求

附图说明

图1为本发明实施例提供的线夹夹具结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的线夹夹具结构示意图；

图3为500kV主变低压侧管母全貌示意图；

图4为500kV主变低压侧管母全貌示意图中A部位接触面测量点；

图5为500kV主变低压侧管母全貌示意图中B部位接触面测量点；

图6为500kV主变低压侧管母全貌示意图中C部位接触面测量点；

图7为500kV主变低压侧管母全貌示意图中D部位接触面测量点；

图8本发明具体实施例的应用原理图；

图9为双排线夹测量尺寸示意图；

图10为螺旋副受力图；

图11为螺母螺纹圈的受力图；

图中：1-支撑杆；2-滑块套筒；3-左夹爪；4-右夹爪；5-定位件；6-丝杆；7-连接杆套管；8-固定座；9-定位板；10-滑块；11-固定板；12-连接件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

为了更好地理解本发明申请的技术方案，以下对管母接触电阻测量做进一步介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内侧”、“外侧”、“上层”、“顶”、“下层”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“平行”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图3是某500kV变电站500kV主变低压侧管母全貌示意图，图4-图7输出了图3中4种(A～D)不同型式的抱夹及线夹导电接触面的接触电阻的测试方法及测试夹具，即测量夹具的夹持位置。

其中图4中示出了A部位测量点：管母抱夹(g点)-双排线夹(s点)，图5中示出了B部位测量点：管母(m点)-管母抱夹(g点)，图6中示出了C部位测量点：管母(m点)-母联线夹(x点)，图7中示出了D部位测量点：管母(m点)-单线夹(d点)。

本发明针对图4中双排线夹(s点)，图7中单线夹(d点)，提供一种主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，也就是测量夹具。

以下给出具体实施例。

实施例1：主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，所述线夹夹具包括：丝杆6、滑块10、滑块套筒2、定位件5、左夹爪3和右夹爪4，所述滑块10套在丝杆6的外部，所述滑块10固定设置在所述滑块套筒2内部以使得所述滑块套筒2能够随着滑块10沿丝杆6上下运动，所述左夹爪3和右夹爪4分别固定安装在所述滑块套筒2的顶端，所述定位件5固定安装在所述定位件5的顶端，并且设置于所述左夹爪3和右夹爪4之间。

本实施例中滑块10、滑块套筒2以及左夹爪3和右夹爪4的连接方式可采用现有技术实现，可选地如采用铆钉铆接的方式连接。左夹爪3和右夹爪4的具体结构不做限定，其作用是夹紧线夹结构，具体实施例中可设置具备一定的弧度，且凹面相对，使得夹爪之间具备夹入夹具的空间。丝杆6的另一端可连接驱动机构，可采用电机通过驱动轴连接，也可以连接旋转手柄或者连接杆等。

实施例2.在实施例1的基础上，本实施例提供的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具还包括：所述定位件5包括支撑杆1和定位板9，所述定位板9设置于所述支撑杆1的端部呈水平设置。

通过设置支撑杆1和定位板9，延长了定位件5的长度，便于适应不同结构的线夹结构。

实施例3.如图1所示，在以上实施例的基础上，本实施例提供的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具还包括：所述丝杆6的端部连接固定座8。

进一步地可选地，所述固定座8上可拆卸地固定连接设置连接杆套管7。所述连接杆套管7内安装连接杆。

实施例4.在以上实施例的基础上，本实施例提供的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具还包括：所述滑块10套管的两侧分别设置固定板11，所述固定板11均设置连接件12，所述连接件12分别连接左夹爪3和右夹爪4。通过增设连接件12，放置夹爪由于长期使用而脱落，引起短路危险，提高了所述线夹夹具的安全系数。

本发明采用丝杆6——螺母传动副(也就是图1中的滑块10)来实现夹具的夹紧运动，旋转手柄或者连接杆，套在丝杆6上的滑块10进行上下运动，进而滑动套筒2上的夹爪和定位件5上下运动。滑块10向上运动时，滑块10抵紧两侧夹爪夹紧测量点，实现测量点的可靠接触。做反向旋转时向下运动，两侧夹爪在重力的作用下逐步张开完成测试。定位件5用于限制测量点的位置，防止夹具顶端与接触面的另一侧短接。

在进行无功回路电阻测量时，需准备回路电阻仪一台、测试线两组、管母线夹具(或母线夹夹具)、线夹夹具、电源线盘一只。将两组测试线分别接在管母线夹具和线夹夹具上，两人配合操作，将管母线夹具和线夹夹具挂在被测位置，如图8所示。其中回路电阻仪为现有技术，母线夹具可采用现有技术也可采用其它改进结构。

本发明提供的线夹夹具能很好的辅助进行母线线夹直流电阻测量，保证无功直流电阻测量的准确性，只能使用回路电阻仪点接触的方式对回路进行测量，本发明提供的电阻工装夹具通过对不同类型的线夹的包裹，能充分保证接触面为多点面接触，保证了测量数据的准确性。能取消以往登高作业的风险。在变电站内，无功管母距离地面高度为6.5米左右，在以往的无功直流电阻测量中，检修人员需使用人字梯进行登高作业。本发明使用绝缘杆进行高空作业，测试人员只需在地面进行操作即可完成试验工作。

本发明能够提高现场试验的工作效率。针对变电站内无功直流电阻测量，往往有几十个直流电阻测量点，以往使用七米人字梯，需配置四个搬运人员，测试人员需要上下登梯，工作效率低，工作进度缓慢，此发明仅需要两人在地面操作，即可完成无功直流电阻测量工作。

实施例5.本实施例提供了主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具的参数计算方法，所述主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具如以上实施例提供的所述的线夹夹具，所述参数计算方法包括：

根据测量数据(如图9)，双排线接线板宽度：150mm，两线清间隙115mm，端部厚度30mm。因此夹具的开口需大于30，为了测试的便易性现选取最大开口为50，宽度选取40。选取2系列和7系列铝合金。

此方案的关键部件是传动螺杆，人力转动绝缘杆，由螺杆(即丝杆)带动传动件进行夹紧与复位运动。因是高空操作，除需减小自身重量外，还需要最大限度减小旋转的操作力。因此此方案选择丝杆-螺母副(即滑块)作为主传动件。丝杆螺母副的计算

丝杆螺母副(即滑块)是该装置的核心部件，它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。

1)螺纹耐磨性计算

滑动螺旋副的磨损多发生在螺母并且与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是丝杠螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋副的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。

滑动螺旋副(也就是滑块)传动用梯形、矩形或锯齿形螺纹，其失效形式多为螺纹磨损，而丝杠的直径和螺母的高度也常由耐磨性要求决定。传力较大时，应验算有螺纹部分的丝杠或其他危险部位以及螺母或丝杠螺纹牙强度。要求自锁时，应验算螺纹副的自锁条件。对于长径比很大的受压螺旋副，应验算其稳定性，其直径也常由稳定性要求决定。

螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，因此取φ＝2.3；该螺旋副机构为人力驱动，因此[P]提高20％，[P]＝13MPa。

h＝0.5P＝0.5×6＝3

取d₂＝29mm，其中d₂为中径，其中h是丝杠齿高；F是最大许用轴向压力；P为螺距，[P]是材料的许用压力。

因此选用T32×6的丝杠，其参数见表1和表2。

表1参数的选取

其中D1是螺母小径；D2是螺母中径；D4是螺母大径；

表2滑动螺旋副材料的许用压力[P]

注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％

2)螺纹牙强度的计算图

螺旋副受力图见图10，螺母螺纹圈的受力图见图11。

根据螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母，计算以下参数：

螺纹牙底宽t₁，t₁＝0.634P＝0.634×6＝3.8mm

许用压应力[σ]，

许用切应力[τ]，[τ]＝[σ]＝63MPa

许用弯曲应力[σ_b]，[σ_b]＝0.6[σ]＝0.6×63＝37.8MPa

相旋合螺纹圈数z，

剪切强度条件

弯曲强度条件

其中σ_s是屈服强度；H′是螺母有效厚度；F是最大许用轴向压力；t₁是螺纹牙底宽；d是公称直径，z是相旋合螺纹圈数。

表3滑动螺旋副副材料的许用应力

3)螺纹副的自锁条件

梯形螺纹的牙型斜角β＝15°，其当量摩擦角ρ_v的表达式如下：

n是丝杠的圈数；μ是摩擦系数；β是丝杠的长度系数。

对于螺旋副传动，为保证自锁可靠，实际应取ψ＜ρ_v-1°。本设计满足这一条件，因此能够自锁。

上式中；ψ为螺纹升角；μ为摩擦系数.见下表4。

表4滑动螺旋副的摩擦系数μ

丝杠—螺母的材料	摩擦系数μ
		钢—青铜	0.08～0.10
淬火钢—青铜	0.06～0.08
		钢—钢	0.11～0.17
钢—铸铁	0.12～0.15

4)丝杠稳定性计算

对于长径比大的受压丝杠，当轴向压力Q大于某一临界值时，丝杠就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常情况下，丝杠承受的轴向力Q必须小于临界载荷Q。则丝杠的稳定性条件为

F_cr是设计载荷

表5丝杠的长度系数β

所以，该丝杠是稳定的。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述线夹夹具包括：丝杆、滑块、滑块套筒、定位件、左夹爪和右夹爪，所述滑块套在丝杆的外部，所述滑块固定设置在所述滑块套筒内部以使得所述滑块套筒能够随着滑块沿丝杆上下运动，所述左夹爪和右夹爪分别固定安装在所述滑块套筒的顶端，所述定位件固定安装在所述滑块套筒的顶端，并且设置于所述左夹爪和右夹爪之间。

2.根据权利要求1所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述定位件通过铆钉铆接在所述滑块套筒上。

3.根据权利要求1所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述定位件包括支撑杆和定位板，所述定位板设置于所述支撑杆的端部并且呈水平设置。

4.根据权利要求1所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述丝杆的端部连接固定座。

5.根据权利要求4所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述固定座上可拆卸地固定连接设置连接杆套管。

6.根据权利要求5所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述连接杆套管内安装连接杆。

7.根据权利要求1所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具，其特征在于，所述滑块套管的两侧分别设置固定板，所述固定板均设置连接件，所述连接件分别连接左夹爪和右夹爪。

8.主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具的参数计算方法，其特征在于，所述主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具如权利要求1～7任意一项权利要求所述的线夹夹具，所述参数计算方法包括：

计算丝杆中径d₂，计算方法如下：

其中h是丝杠齿高；F是最大许用轴向压力；P为螺距，[P]是材料的许用压力。

9.根据权利要求8所述的主变低压侧管母直流电阻测量线夹夹具的参数计算方法，其特征在于，计算以下参数：

螺纹牙底宽t₁，t₁＝0.634P

许用压应力[σ]，

许用切应力[τ]，[τ]＝[σ]

许用弯曲应力[σ_b]，[σ_b]＝0.6[σ]

相旋合螺纹圈数z，

剪切强度条件

弯曲强度条件

其中σ_s是屈服强度；H′是螺母有效厚度；d是公称直径，z是相旋合螺纹圈数。

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