主变接线板螺丝装拆助力装置 CNR217-088

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了主变接线板螺丝装拆促进装置，有效提高了作业效率与安全水平。某供电局变电检修班年执行主变大修及预防性试验约40台次。每台主变高低压侧接线板需拆装24~32颗M16至M30高强度螺栓。部分螺母距柜壁仅80mm，电动扳手及风炮外径≥90mm无法进入。原装方式为两人配合：一人用加力杆固定螺栓头，另一人用开口扳手拧螺母。M30螺栓紧固扭矩210N·m远超单人腕力极限60N·m，须借杠杆放大。单颗螺栓拆装约15分钟，按40台、平均28颗计，全年耗时约600工时，占大修总工时约18%。加力杆操作致套筒头受力不均，年损约15个；手动加力无扭矩控制致螺牙损伤年均约6颗。

存在问题

一是M30螺栓210N·m扭矩超单人腕力极限，须双人协作；二是80mm柜壁间距使外径≥90mm电动扳手无法进入，只能加力杆斜插；三是人工无法控扭矩，年均约6颗螺栓过紧致螺牙损伤，更换额外增加30分钟/颗；四是套筒头年损15个，更换成本约4,500元；五是腰部扭伤风险高。

创新目标

一、研发外径≤75mm电动套装筒扳手，扭矩≥280N·m，单颗螺栓装拆由2人15分钟缩至1人2分钟内；二、扭矩预设功能达设定值自动停机，消除过紧风险；三、万向节联轴器适配窄缝斜向操作。

技术方案

装置由电机、行星减速器、扭矩传感器及套筒头组成。电机为28V/500W无刷电机（3,000rpm），经三级行星减速器（减速比50:1，齿轮20CrMnTi渗碳淬火，齿面HRC58~62），输出转速约60rpm、扭矩300N·m。套筒端加装万向节联轴器，允许输出轴与套筒呈15°~30°夹角，套筒头外径68mm，可在80mm间距内垂直入位。扭矩传感器为应变片全桥式（4片350Ω），量程0~350N·m、线性度±1.5%，经24位ADC采样由MCU判断，达预设值自动断电蜂鸣。四档预设扭矩：M16为90N·m、M20为160N·m、M24为210N·m、M30为280N·m（按公称扭矩留约10%余量）。工具外径55mm，重2.8kg，配18V/4Ah锂电池，单电可拆装约60颗M30螺栓。

创新亮点

一是68mm细径套筒头解决窄缝难题，由斜插改为垂直入位电动旋紧，年省约500工时；二是300N·m行星减速替代双人协力，单颗螺栓由2人15分钟缩至1人1分40秒，全年省510工时，腰部扭伤风险消除；三是四档扭矩预设使螺纹损伤率由年均约2%降为零，年省更换及攻丝费约2,500元；四是套筒头年损由15个降至2个，维护费降约85%。

落地应用效果

工具于2025年3月推广，配2套。全年应用于37台次主变大修，螺栓装拆时间由600工时降至约105工时，节省495工时；套筒头年损由15个降至2个，年省更换费约3,900元；扭矩预设功能使螺纹损伤率由年均约2%降为零。检修人员反馈腰部不再酸痛，现轻推即可。检修班计划在GIS套管接线端和隔离开关接线端检修中推广，适用范围从主变扩展至全站一次设备。

产出物：大扭矩电动套筒扳手2套（含行星减速器、万向联轴器、扭矩传感器、锂电池及充电器）、M16至M30套筒头8只、扭矩设定值参考表1份、安全操作规程1份。

适用场景：主变压器高低压侧接线板、GIS套管接线端及户外隔离开关接线端的大扭矩高强度螺栓装拆，适用于变电站一次设备大修和预防性试验期间的拆接线作业。

⚠️ 安全提示：操作须在停电并挂接地线后进行；万向节锁紧销须卡入到位防高扭矩脱落伤人；锂电池禁止带电区域充电，须在检修间防爆柜中完成；扭矩按设定值执行，严禁超公称扭矩1.1倍以防不可逆螺纹塑性变形。

常见问题

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。具体应用时可根据现场实际情况进行调整。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。经过实际应用验证，综合效益显著。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性，拓展更多应用场景。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。