一体化多功能二次压板作业工具

2021-06-28莫凡肖立军

电子测试 2021年2期

莫凡，肖立军

（广东电网公司珠海供电局，广东珠海，519000）

0 引言

目前，在变电站进行分立式二次压板投/退操作时，作业人员需要首先拧松二次压板两端的螺母，再将活动刀片接入或断开，最后拧紧二次压板两端的螺母。由于拧紧作业的拧紧力度因人而异，无法统一规范作业，因此，存在二次压板端子“欠拧紧”或“过拧紧”问题。同时，由于作业人员用手指频繁拧转多个二次压板螺母，容易导致手指指腹疼痛及疲劳，不但影响作业质量，降低工作效率，也容易造成作业人员身体不适。特别是，二次压板端子“欠拧紧”会造成活动刀片接触不良而引起二次设备误动或拒动。并且，投入二次设备的跳闸出口压板时，必须测量二次压板两端对地电位[1]，目前，普遍使用万用表测量二次压板对地电位，需要由一人手持万用表，另一人使用表笔分别测量二次压板上下端部，操作不便捷，容易误操作、引起严重事故。本文提出一体化多功能二次压板作业工具，具备二次压板端子拧紧和二次压板端子电压测量双重功能，可提高工作效率和作业安全性。

1 扭力测量工具介绍

螺纹联接质量是保证设备正常运行的基础。为了增强螺纹联接的刚性、紧密性、防松及防滑，螺纹联接时都要预紧。预紧力太小，作用在螺栓上不同方向的负载会让螺栓松动脱落；预紧力太大，锁紧的过程可能导致螺栓疲劳失效。过大或过小的预紧力均是有害的，适当控制预紧力是确保螺纹联接质量的关键，利用扭力扳手控制螺纹联接的预紧力是目前常用手段。

扭力扳手，可以按工艺要求预设限定或指示、测量拧紧螺纹联接组件扭矩值，分指示式扭力扳手和预置式扭力扳手两种类型。

指示式扭力扳手，采用指针、刻度或电子数显的方式，显示输出扭矩，分A型指针式扭力扳手、B型表盘型扭力扳手、C型电子数显型扭力扳手、D型指针型扭矩螺钉旋具和E型电子数显型扭矩螺钉旋具等5种类型[2]。电子数显型扭力扳手，主要由利用电阻应变原理的传感器和数字显示器组成，准确度高、功能齐全，用于比较精密的测量场合。

预置式扭力扳手，可预先设定输出扭矩定值，并以声音、视觉等可感知信号显示输出的定值扭矩，分A型带刻度可调型扭力扳手、B型限力型扭力扳手、C型无刻度可调型扭力扳手、D型带刻度可调型扭矩螺钉旋具、E型限力型扭矩螺钉旋具和F型扭力杆刻度可调型扭力扳手等6种类型。

预置式扭力扳手，具有预设扭矩数值和声响装置，使用时，首先设定好一个需要的扭矩值上限，当施加的扭矩达到设定值时，扳手会发出“卡塔”声响或扳手连接处折弯一点角度，同时伴有明显的手感振动，指示已经紧固不要再加力了，解除作用力后，扳手各相关零件能自动复位。

典型预置式扭力扳手，有一根弹性杆，一端是手柄、另一端装有方头或六角头，在方头或六角头上可套装不同的套筒。使用前，先将安装在扳手上的指示器调整到所需的力矩，然后拧紧螺栓，当拧紧力达到预定力矩时，指示器上的指针就会向销轴侧转动，最后指针与销轴碰撞，产生“卡塔”声，告知操作者停止操作。

2 数字电压表构成原理

数字电压表，采用数字化测量技术，将连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示。按A/D转换方式的不同，数字电压表分为逐次逼近比较型、电压-时间变换型和电压-频率变换型等三种类型[3]。

逐次逼近比较型数字电压表，利用被测电压与不断递减的基准电压进行比较，通过比较最终获得被测电压值并数字化，由显示器显示；电压-时间变换型数字电压表，将被测电压值转换为时间间隔，按时间间隔大小控制定时脉冲进行计数，计数值即为电压值，由显示器显示；电压-频率变换型数字电压表，将被测电压值转换为频率值，使用频率表显示频率值来反映电压值的大小。

数字电压基本表是数字电压表的核心，相当于电工指示仪表的测量机构，在其基础上附加一些测量电路，就可以构成不同用途的数字电压表，如图1所示。

图1 数字式电压基本表的结构方框图

数字式电压基本表的输入电路，一般包括衰减、放大、量程转换开关等，将大小不同的输入量转换成符合数字电压基本表量程要求的输入量；A/D转换器将电压模拟量转换成数字量；计算器对数字量进行计算得到测量结果；译码驱动器和数字显示器，将计算器中的数字量（BCD码）变换成数码显示器的笔段码，并驱动、点亮；逻辑控制器，由时钟发生器和逻辑电路组成，用来控制A/D转换器、计数器、译码器，使它们按照一定的时序工作；工作电源提供数字显示器、译码驱动器、计算器的工作电压和A/D转换器的基准电压。

3 一体化二次压板作业工具设计

一体化二次压板作业工具，融合扭力测量技术和直流电压测量技术，采用一体化结构设计，将带刻度可调型扭力扳手和直流数字电压基本表有机整合一体，既能拧转二次压板螺母，又可测量500V及以下直流电压，并显示直流电压正负数值,如图2所示。

图2 工器具结构示意图

带刻度可调型扭力扳手，主要包括扭力调节环、弹性杆、套筒。扭力调节环主要由圆柱形筒体、端盖、中心轴和弹簧片等构成，筒体的两端设置有大端盖和小端盖，大端盖和小端盖通过卡簧安装在筒体上，之间设置有能够旋转的中心轴，筒体内部设置对称的卡槽，卡槽上分别安装对称的弹簧片，弹簧片固定连接大端盖。操作人员拧紧螺母时，按照规定的力矩，通过调整弹簧片，可以调节设定扭力值。当所拧紧的螺母力矩达到了预设扭力时，筒体受到相等的反作用力矩，弹簧片进入弹性变形状态，便会自动打滑，不会继续拧紧。小端盖的前端设置弹性杆，弹性杆一端装有八角头，连接套筒。套筒定制成是一个凹八角形的圆筒，以适应二次压板螺母和狭小的拧转空间，并采用塑料绝缘材质，既能避免拧坏二次压板螺母，又能降低触电或短路风险。在测电压模式时，套筒可以快速取下，以更换测量电压使用的一字批头。

直流数字电压表主要由电阻网络、A/D转换器、数码液晶显示器、电压极性判断元件等组成。电阻网络将0～500V左右的直流电压转换成200mV输入量；A/D转换器将200mV电压模拟量转换成数字量；数码液晶显示器将数字量变换成数码显示器的笔段码并驱动、点亮；电压极性判断元件用于识别二次压板两端对地电压极性。

直流数字电压表的正表笔采用一字批头，便于接触二次压板接线端；负表笔采用带1m绝缘引线的金属夹，便于夹住继电保护屏接地端子，以防止正、负表笔同时接触二次压板两端接线端子。在拧螺母模式时，一字批头取下，与金属夹及其引线收纳于手柄中。在测电压模式时，手持金属夹、适当拉出引线，金属夹夹住继电保护屏的接地端子，一字批头分别接触压板上、下两端，即可测量压板两端对地电压。电压表上方设有极性指示灯，起指示作用。