可调角度操作式接地线的研制(常州溧阳)[1].doc

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可调角度操作式接地线的研制

溧阳供电公司旧县操作班QC小组

前言

在电力系统中，接地线是为了在已停电的设备和线路上意外地出现电压时，将电流引入大地，保证工作人员安全的重要工具。

装设接地线是一项重要的电气安全技术措施。

目前公司使用的接地线，按其各部分作用可以分为接地端接头、接地引线、设备端夹口和操作手柄。

该种接地线设的备端夹口与电气设备的连接是通过旋转操作手柄进行施力，使接地线的设备端夹口与电气设备（如母排、导线等）夹紧。

由于该接地线的操作手柄与接地线设备端夹口是固定的（角度不可调节），同时操作手柄较长，导致在某些特定的环境下装设接地线比较麻烦，浪费较长的时间，而且由于每一相接地线设备端接头都固定连接操作手柄，增加了接地线的重量，操作起来很不方便。

为解决现有接地线操作角度不可调节、手柄较重，装设不方便的问题，操作班组织相关技术人员成立QC小组。

小组将2010年的课题主攻目标选定为“可调角度操作式接地线的研制”主动开展科技攻关，力争解决当前接地线装设不方便的问题。

一、小组概况

表1-1小组概况表

小组名称

旧县操作班QC小组

组长

叶亚琼

课题名称

可调角度操作式接地线的研制

课题类型

创新型

注册时间

2010年3月

注册号

2010-LY-02

小组接受TQC教育

80小时/人

成立时间

2000年2月

活动参加率

100%

小组成员

序号

姓名

性别

文化程度

技术职称

小组分工

1

叶亚琼

男

本科

技师

全面负责

2

胡俊涛

男

本科

高级工

指导协调

3

华志东

男

本科

高级工

记录整理

4

赵欣

男

本科

高级工

数据分析

5

朱鹏

男

本科

高级工

具体实施

6

陈涛

男

本科

高级工

具体实施

7

宗凯

男

本科

高级工

资料搜集

制表人：

赵欣制表时间：

2010-3-2

二、活动计划

表2-1活动计划表

计划内容

时间

负责人

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

P

选择课题

叶亚琼

设定目标

胡俊涛

提出方案并确定最佳方案

宗凯

制定对策

胡俊涛

D

对策实施

朱鹏

C

效果检查

华志东

A

标准化及推广

赵欣

总结

胡俊涛

——计划进度——实际进度

制表人：

宗凯制表时间：

2010-3-8

三、选择课题

（一）问题的提出

当设备由运行状态转检修状态，在待检修设备两侧挂接地线是必经的一个步骤。

小组成员于2009年10-12月份选取操作班所辖的竹箦变、新昌变、南渡变，随机抽取30次挂接地线的时间进行了统计，统计结果如表3-1所示：

表3-1接地线装设时间统计表

序号

时间（分）

序号

时间（分）

序号

时间（分）

序号

时间（分）

1

4

9

5

17

9

25

7

2

12

10

6

18

10

26

12

3

8

11

9

19

13

27

9

4

5

12

8

20

8

28

8

5

10

13

11

21

9

29

15

6

4

14

13

22

10

30

9

7

7

15

7

23

5

8

12

16

9

24

10

制表人：

赵欣制表时间：

2010-3-18

统计结果显示，随机抽取的30次挂接地线操作，平均操作时间达到了8.9分钟/次，所需时间较长。

（二）对现有接地线以及操作方式的调查分析

目前，公司所使用的接地线为如下图所示的接地线：

经过小组的反复使用并分析发现，该种接地线的缺点主要表现为两个方面：

1、操作角度不可以调节

此种接地线，通过旋转操作杆对F形夹口施力，使其夹紧待检修设备（如母排、导线等），如下图所示：

由于操作杆与F形夹口之间为固定死连接，这就导致当接地线的F形夹口夹紧母排或导线后，操作杆必然垂直于被夹母排表面，这就容易导致两种不利于操作的情况：

（1）设备端夹口不能完全夹紧母排

如下图所示，原接地线操作杆过长，距离柜体过近，需探出柜体，无法正常装设接地线。

柜体或墙体

母排距离柜体过近

母排

操作杆过长，需探出柜体，无法正常装设接地线

此种情况下，装设过程中必然需要使接地线操作杆斜对母排进行装设，如下图所示：

这样安装，造成运行人员的操作难度较大，需要耗费较长时间，而且设备端夹口不能完全夹紧母排，造成设备不能可靠接地，如下图所示：

操作杆

斜对母排

不能完全夹紧母排，

母排未可靠接地

小组选取了4月份操作班27次装设接地线装设的操作效果进行了统计，统计结果如下表所示：

表3-2装设效果统计表

装设次数

可靠接地次数

未可靠接地次数

未可靠接地率

27

17

10

37%

制表人：

朱鹏制表时间：

2010-3-22

在随机抽取的27次装设接地线操作中，设备端夹口不能完全夹紧母排的次数达到了10次，未可靠接地率达到了37%，存在较大的安全隐患，而且容易损坏母排。

（2）延误操作时间

下图为采用原有接地线的装设流程图：

小组对30次装设接地线平均每次操作的各个步骤的时间进行了统计：

表3-3各步骤所需时间统计表

项目

取接地线

开柜门和

五防锁

装接地端

取垫高物

装导体端

由于未夹紧而反复重新装设

耗时

0.7

0.5

0.6

1.1

2.1

4.0

根据装设接地线各步骤时间统计表，绘制饼分图4-2如下：

图4-2装设接地线各步骤所需时间比例图

制图人：

朱鹏制图时间：

2010-3-24

从饼分图可以看出，装设接地线时，很多时间都是浪费在取垫高物或者是由于F形夹口未夹紧而反复重新装设上的，所占比例达到了63%，而这两个步骤时间的延误均是由于原有接地线的操作角度不可以调节造成。

2、接地线质量较重，操作不方便

现有接地线各部分的质量如下表5-1所示：

表3-4接地线各部件重量表

部件

接地端接头

接地引线

设备端接头

操作杆

重量（千克）

0.3

3.2

1.2

2.0

所占百分数

4.5%

47.8%

17.9%

29.9%

制表人：

赵欣制表时间：

2010-3-25

每副接地线的质量达到了6.7千克，质量较重，造成运行人员操作起来很不方便，延误操作时间。

（三）确定课题

如果能研制一种设备端夹口与操作杆之间的连接部位为可调角度的接地线操作装置，便能使接地线在任何环境下能方便快捷地操作，因此，我们小组将本次QC活动课题选定为“可调角度操作式接地线的研制”。

四、设定目标

经过充分的调查和分析，我们小组设定如下活动目标：

1、研制可调角度操作式接地线，实现接地线装设时操作角度可以调节，使接地线的装设不再受限于操作环境；

2、通过可调角度操作式接地线的使用，使接地线的装设时间由活动前的8.9分钟/次缩短至4.5分钟/次。

图4-1目标设定图

制图人：

朱鹏制图时间：

2010-4-20

五、提出方案并确定最佳方案

为了研制新型接地线和相应的操作方式，小组成员运用“头脑风暴法”，对现有接地线在装设过程中出现的问题进行了总结，并提出了各种应对策略，运用亲和图法进行了总结。

图5-1出现问题应对策略亲和图

制图人：

朱鹏制图时间：

2010-4-29

（一）选择设备端夹口导电材料

小组成员对目前所采用的电气设备导电材料进行了摸底，目前电气设备导电材料主要有铁质材料、铜质材料、铝镍铁合金材料，小组通过分析，对这三种材料进行了比较和分析，如下表5-1所示：

表5-1方案比较表

（一）

方案

方案名称

方案简述

优点

缺点

方案一

选用铁质材料

用铁质材料锻造设备端接头

铁较便宜，制造成本较低

1.容易锈蚀，影响正常使用

2.电阻率高，导电性能差

方案二

选用铜质材料

用铜质材料锻造设备端接头

1.不易锈蚀

2.导电性能较好

1.铜密度大，质量重，影响搬运使用

2.成本较高

方案三

选用铝镍铁合金材料

用铝铁合金材料锻造设备端接头

1.不易锈蚀

2.导电性能好

3.相对铁和铜，密度小，重量轻

锻造成本稍高

综合

评定

通过对三种材质的优缺点比较，决定从重量指标、导电性能、价格指标这三方面对着三种材质进行比较。

材质

铁质接头

铜质接头

铝镍铁合金接头

密度（g/cm3）

7.8

8.9

5.2

电阻率（10-8Ω*m）

0.097

0.0172

0.015

价格（元/副）

18

40

42

价值系数评定表

方案

重量指标

导电指标

成本指标

价值系数

最优

铁接头

0.29

0.078

0.5

0.97

铜接头

0.32

0.436

0.23

0.99

铝镍铁合金接头

0.5

0.5

0.22

1.22

√

通过对重量，导电性能以及成本三方面的比较，三种方案所选用接头材质的价值系数的顺序为：

铝镍铁合金接头>铜接头>铁合金，因此选用铝镍铁合金接头的价值系数最高，此方案最优。

结论一

设备端接头的材质选用铝镍铁合金。

制表人：

赵欣制表时间2010-5-5

（二）选择操作杆与设备端的连接方案

对连接部分连接方案的选择是本次活动的关键所在，经过小组成员反复研究与讨论，总结出三种方案，现将这三种方案比较如下表：

表5-2方案比较表

（二）

方案

方案名称

方案简述

优点

缺点

方案一

保持原有连接，缩短操作杆长度

保持原有连接不变，通过缩短操作杆的长度，使其能够适应各种操作环境。

1.方法较简单，改造方便，成本低

1．无法适应接地端过高情况的操作

2.操作时，操作人员手与设备距离过近，存在安全隐患

方案二

采用（操作杆）不可取下、可调角度式连接

操作杆与设备端接头固定连接，不可取下；连接处的连接角度可以调节，以适应各种操作环境。

1.可调节操作杆与夹口的角度以适应各种操作环境

2.操作杆与接地线固定连接，方便保管

1.三根操作杆与夹口相连，导致接地线过重，不方便拿取

方案三

采用（操作杆）可取下、可调角度式连接

连接处的连接角度可以调节，以适应各种操作环境；操作完毕后操作杆可以取下。

1.可调节操作杆与夹口的角度以适应各种操作环境

2.所有接地线只需要一根统一的操作杆，节约成本

3.操作杆不再与接头固定连接，减轻了接地线的重量

操作杆单独存放容易丢失

综合

评定

由于方案一存在安全隐患，故不予考虑。

方案二与方案三主要区别在于操作杆能否取下，如果能在装设完成后将操作杆取下，不但能减轻了接地线的质量，而且操作过程只需要一根操作杆，节省了材料，节约成本。

因此方案三优于方案二。

结论二

对连接部位的连接方案采用（操作杆）可取下、可调角度式连接。

制表人：

赵欣制表时间：

2010-5-7

（三）选择操作杆绝缘材料

对操作杆绝缘材料的选择，小组共有三种意见，分别是采用木质绝缘材料、环氧复合绝缘材料、玻璃钢环氧树脂绝缘材料，现对这三种绝缘材料分别进行了试验比较：

1、木质绝缘杆的试验分析

试验时间：

2011年5月9日—10日地点：

操作班试验人：

胡俊涛

试验分析

优缺点分析

结论

1、称重试验：

单根木质绝缘杆重0.2kg/根；

2、浸泡耐水试验：

将木质绝缘杆在水中浸泡6小时后称重，经水浸泡后绝缘杆重0.28kg/根，增重0.08kg；

3、破坏性拉力试验：

80N拉力时，绝缘杆折断；

4、耐压试验：

耐压值为25kV；

5、成本分析：

木质绝缘杆制造成本：

10元/根。

优点：

1.重量轻；

方便拿取；

2.成本低。

缺点：

1.易腐蚀，

不耐用；

2.机械强度不高。

易腐蚀，机械强度低，不适合作为绝缘杆的材料。

2、环氧复合绝缘杆的试验分析

试验时间：

2011年5月11日—12日地点：

操作班试验人：

胡俊涛

试验分析

优缺点分析

结论

1、称重试验：

单根环氧复合绝缘杆重1.2kg/根；

2、浸泡耐水试验：

将绝缘杆在水中浸泡6小时后称重，经水浸泡后绝缘杆重1.25kg/根，增重0.05kg；

3、破坏性拉力试验：

350N拉力时，绝缘杆折断；

4、耐压试验：

耐压值为550kV；

5、成本分析：

环氧复合绝缘杆制造成本：

68元/根。

优点：

1.机械强度较高；

2.耐腐蚀；

3.绝缘强度好。

缺点：

1.质量较大；

2.制作成本较高。

性能较好，但是制造成本高，不适合批量生产，因此不采用。

3、玻璃钢环氧树脂绝缘杆的试验分析

试验时间：

2011年5月13日—14日地点：

操作班试验人：

胡俊涛

试验分析

优缺点分析

结论

1、称重试验：

单根玻璃钢环氧树脂绝缘杆重0.8kg/根；

2、浸泡耐水试验：

将绝缘杆在水中浸泡6小时后称重，经水浸泡后绝缘杆重0.82kg/根，增重0.02kg；

3、破坏性拉力试验：

450N拉力时，绝缘杆折断；

4、耐压试验：

耐压值为440kV；

5、成本分析：

玻璃钢环氧树脂绝缘杆制造成本：

45元/根。

优点：

1.机械强度高；

2.耐腐蚀；

3.绝缘强度很好。

缺点：

1.质量稍重；

2.制作成本较高。

性价比较好，同时满足安全生产的要求，因此采用该种材料作为绝缘杆的导电材料。

结论三：

通过试验验证，采用玻璃钢环氧树脂绝缘材料制作绝缘杆的方案最优。

通过对新研制接地线设备端接头材料、连接部分改造方案、操作杆绝缘材料三个方面各种不同方案的比较，我们确定最佳方案如下：

设备端接口的材质选用铝镍铁合金

可调角度式

接地线的

研制

连接部位的改造采用（操作杆）

可取下、可调角度式连接

采用玻璃钢环氧树脂绝缘材料制作绝缘杆

六、对策制定

针对以上确定的最佳方案，我们小组成员于2010年5月16日召开小组会议，对三条内容分别进行讨论分析，逐项制定对策，并最后进行操作试验，按照“现场使用”原则制定对策表如下：

表6-1对策计划表

方案

分解

对策

目标

具体措施

地点

完成时间

责任人

选择设备端接头材料

选用铝镍铁合金

锻造质量较轻，导电性能较好且能可靠夹紧的夹口

1.由小组成员设计接头的结构

2.联系机械制造厂家按照设计的结构进行锻造

旧县操作班；

机械厂锻造车间

5月

25日

叶亚琼

选择连接部位的连接方案

连接部位的连接方案采用（操作杆）

可取下、可调角度式连接

采用可取下、可调角度式连接，方便各种环境下操作

1.由小组成员设计接头的结构

2.联系机械制造厂家按照设计的结构进行锻造

旧县操作班；

机械厂锻造车间

6月5日

叶亚琼

选择操作杆绝缘材料

采用玻璃钢环氧树脂绝缘材料制作绝缘杆

选用耐腐蚀、绝缘性能好，机械强度高的材料

联系厂家，按照小组的需要生产绝缘杆

旧县操作班

6月8日

胡俊涛

制表人：

赵欣制表时间：

2010-5-18

七、对策实施

实施一：

设计并制造可调角度操作式铝镍铁合金接头

1、小组确定了采用（操作杆）可取下、可调节角度式连接方案后，于5月22-5月24日，在操作班会议室多次召开小组会议，商讨设备端夹口的合理的结构，经缜密考虑和详细的分析后，确定了夹口的合理的结构，并由小组成员宗凯用AUTOCAD作出了结构图。

设备端夹口的CAD结构图如下所示：

图7-1设备端夹口CAD结构图

制图人：

宗凯制图时间：

2010-6-2

2、按照小组确定的结构图，小组成员胡俊涛、陈涛经多方联系，找到当地的机械厂，按照结构图，加工出小组所需的设备端夹口。

3、测量接地线直流电阻

小组成员胡俊涛于6月2日在操作班对可调角度操作式接地线的直流电阻进行了测量。

经测量，接地线的直流电阻值为0.19欧姆<标准值0.25欧姆，符合安全要求。

【实施效果】经试验，所生产的铝镍铁合金设备端夹口可调节操作角度，且接地电阻符合安全要求，达到小组预期目标。

实施二：

购买并加工操作杆

1、小组成员叶亚琼、华志东于6月5日购买了可旋转施力式操作杆，并在操作班对操作杆的接口处进行了改动和加工，并在嵌套处加装了吸附磁铁，如图所示。

将操作杆与铝镍铁合金接头相连接，如图所示：

2、绝缘杆耐压试验

小组成员胡俊涛于6月10日在操作班对操作杆进行了耐压试验。

经测量，操作杆的工频耐压值为440kV，符合安全要求。

【实施效果】操作杆与接地接头能牢固连接，相连处能灵活调节角度，且符合安全要求，达到小组预期目标。

实施三：

进行操作试验

可调角度操作式接地线初步研制成功后，小组成员赵欣、华志东于6月28日在220kV旧县变进行了接地线的装设试验。

【实施效果】采用新研制的可调角度操作式接地线后，接地线能成功装设。

八、确认效果

（一）有形效果

2010年8月、9月，小组运用研制出的新型接地线及其操作装置进行接地线的装设操作，检查其使用效果。

采用新型接地线操作装置后，产生了以下效果：

1、接地线操作角度可以调节

这是采用可调角度操作式接地线以后装设接地线的照片：

从图中可知，装设接地线时，接地线操作杆的操作角度可以调节。

经过统计，小组在8、9两个月份所有的45次装设接地线的操作中，接地线操作杆的操作角度均可以调节，操作角度可调率达到了100%。

由于操作角度可以调节，接地线操作过程中不再发生未可靠接地的情况，减少了安全隐患。

这是采用可调角度操作式接地线以后装设效果的照片：

从图中可以看出，设备端夹口能完全夹紧母排，母排能可靠接地。

2、装设接地线所需时间减少，供电可靠率提高

我们在8、9两个月份同样选取了竹箦变、新昌变、南渡变这三个变电站，随机抽取了其中20次装设接地线操作，统计操作时间如下表所示：

表8-1接地线装设时间统计表

序号

时间（分）

序号

时间（分）

序号

时间（分）

序号

时间（分）

1

3.6

6

3.5

11

4.0

16

3.9

2

3.2

7

4.4

12

4.0

17

4.1

3

3.3

8

3.1

13

3.8

18

4.2

4

4.1

9

3.6

14

3.0

19

4.6

5

4.2

10

3.9

15

3.3

20

4.3

平均

3.8分钟/次

制表人：

宗凯制表时间：

2010-9-28

从上表中可以看出，采用新研制的接地线后，平均每次装设接地线的时间为3.8分钟，低于活动的目标值4.5分钟，达到了小组预期的目标。

由于接地线的装设时间的缩短，使得每次线路或设备检修的停电时间得以缩短。

根据小组的统计可知，平均每次装设接地线操作的停电时间缩短了8.9-3.8=5.1分钟/次。

小组进行了进一步的统计，2010年8-10月份由于各种工作旧县操作班装设接地线共计62次，因此，由于采用了新型接地线，在8-10三个月中共计缩短停电时间5.1×62=316分钟，预计全年共可缩短停电时间为316×4=1264分钟。

停电时间的缩短提高了供电可靠率，辖区内变电站的供电可靠率由活动前的99.70%提高至活动后的99.88%，供电可靠率的提高为供电生产和优质服务创造了条件。

3、接地线质量减轻

原接地线重量=0.3（接地端接头）+2.6（接地引线）+1.2（设备端接头）+2.2（三根操作杆）=6.3（公斤）

由于采用了新的F形夹口材料，并且操作杆采用可取下，因此由原来的三根减少为一根，接地线的重量有所减轻：

新型接地线重量=0.3（接地端接头）+2.6（接地引线）+1.0（新设备端接头）+0.8（单根操作杆）=4.7（公斤）；

新型接地线质量比原接地线质量减轻了6.3-4.7=1.6（公斤），

接地线重量的减轻，为运行人员的操作提供了便利，使得操作的难度减小，提高了接地线的装设质量。

（二）无形效果

1、由于可调角度操作式接地线的操作杆能取下，只需一根操作杆即能完成操作，每个变电站只需配备两根操作杆（一根为备用），这样便能节约大量的操作杆，节约了制造成本；

2、缩短了接地线的装设时间，提高了工作效率；

3、通过本次QC活动，小组成员的个人技术能力均得到了明显提高。

九、标准化及推广

1、将小组设计的可调角度操作式接地线的各部分结构图（CAD图纸）以及具体的操作说明和注意事项进行了汇总，编制了《可调角度操作式接地线操作使用手册》，并且上报公司生技和安监部门，得到了公司生技部和安监部的批准。

2、小组请公司的电气试验班对可调角度操作式接地线进行了相应的电气试验，试验结果表明，该接地线绝缘杆的工频耐压值以及设备端夹口的直流电阻值均符合标准。

因此公司决定推广该接地线，目前该接地线已在公司范围内广泛使用。

十、总结与今后打算

1、本次QC活动中，小组成员集思广益，齐心协力解决变电运行操作中碰到的实际问题，不但提高了个人综合能力，同时增强了全体成员的团结协作精神，为以后工作中遇到的问题打下坚实基础。

2、我们小组通过本次QC活动，针对原有接地线操作过程中受限于操作角度而导致操作速度慢和接地线装设不牢靠的问题，研制出可调角度操作式接地线，创新了操作方法，解决了原有的问题，提高了工作效率。

3、下一步，小组将对该接地线的结构以及操作方法进行完善，使其更好地在运行工作中得到应用。