一種新型電能表電壓取樣端頭的應(yīng)用

董寒宇，葛曉蕾

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.湖州電力局，浙江 湖州 313000）

電能表的現(xiàn)場校驗(yàn)是考核電能計(jì)量裝置實(shí)際運(yùn)行狀況下的計(jì)量性能，保證電能計(jì)量裝置在運(yùn)行狀態(tài)下準(zhǔn)確計(jì)量的有效手段?，F(xiàn)場校驗(yàn)采用的是直接比較法，即采用校驗(yàn)儀和被測電能表相連，利用校驗(yàn)儀中的標(biāo)準(zhǔn)電能表和被測表的運(yùn)行脈沖數(shù)直接比較后獲得。

為保證校驗(yàn)質(zhì)量，在電能表現(xiàn)場校驗(yàn)過程中，校驗(yàn)儀需要通過電壓取樣端頭從電能表或聯(lián)合接線盒上取得其工作電壓。目前，較為傳統(tǒng)的方法是采用鱷魚夾作為電壓取樣端頭，利用鱷魚夾住電能表或聯(lián)合接線盒的電壓螺絲后獲取電壓。但在實(shí)際使用中，鱷魚夾型電壓取樣端頭也有不足，為此設(shè)計(jì)了新型電壓取樣端頭，替代鱷魚夾型電壓取樣端頭。

1 傳統(tǒng)電壓取樣端頭及其缺點(diǎn)

傳統(tǒng)電壓取樣端頭均采用鱷魚夾，使用時(shí)外面需要套絕緣套，材料一般為純銅、鐵鍍鎳、鐵鍍鋅、鐵鍍銅或不銹鋼。用鱷魚夾作為電壓取樣端頭，使用方便，只需將其夾在電壓螺絲上即可。

由于電能表通常都裝在離地一定高度的位置，而校驗(yàn)儀則放在地面上。測試線一般比較長，大約1.5 m左右。因此利用鱷魚夾夾住電壓螺絲時(shí)，取樣端頭受到測試線重力的作用，導(dǎo)致其在夾住后容易脫落。鱷魚夾脫落后，其金屬部分一旦接觸到其他回路，就可能造成短路，燒壞TV（電壓互感器）的高壓熔絲甚至?xí)p壞設(shè)備，造成保護(hù)誤動(dòng)。

在一次大用戶變電所表計(jì)的現(xiàn)場校驗(yàn)中，發(fā)生了一起電壓回路弧光短路事件，造成電能表端鈕盒、聯(lián)合接線盒以及校驗(yàn)儀的電壓取樣端頭全部燒毀，所幸人員并未受傷。經(jīng)事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成電壓回路短路的原因?yàn)椋盒ｒ?yàn)時(shí)由于電壓取樣端頭在測試時(shí)自行脫落，其金屬裸露部分觸及電能表端鈕盒內(nèi)的電流端子造成二次回路電壓弧光短路。又如在35 kV東林變現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)由于取樣端頭脫落后觸及其他帶電設(shè)備，造成電壓二次回路短路，導(dǎo)致TV側(cè)高壓熔絲管熔斷。可見傳統(tǒng)電壓取樣端頭在試驗(yàn)中的頻繁脫落，不但影響工作效率，還會(huì)造成極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

而在日常的現(xiàn)場電能表校驗(yàn)中，發(fā)生電壓取樣端頭脫落的現(xiàn)象比較頻繁。表1是湖州電力局計(jì)量中心在2009年的1—6月現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)鱷魚夾脫落次數(shù)的統(tǒng)計(jì)。

表1 鱷魚夾脫落次數(shù)

2 新型電壓取樣端頭研制

2.1 取樣位置選擇

現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)，電壓取樣可以從電能表電壓螺絲和聯(lián)合接線盒的電壓回路中獲得。電能表電壓螺絲的樣式過于簡單，而且螺絲之間的分布過于緊密，空間過于狹小不利于電壓取樣端頭進(jìn)行取樣。聯(lián)合接線盒裝設(shè)在端子排和電能表之間，主要用于帶負(fù)荷情況下回路切換或現(xiàn)場檢驗(yàn)電能表，能確保人身操作安全，提高現(xiàn)場工作效率。其電壓回路則是由銅柱、螺絲和中間開有長方形槽的電壓搭片組成，操作空間和電能表電壓螺絲處相比更為寬敞，因此新型電壓取樣端頭的取樣位置確定為聯(lián)合接線盒比較合適。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型電壓取樣端頭根據(jù)電壓搭片中間開有長方形槽的特殊形式，同時(shí)考慮到測試線的重力作用，端頭的前部設(shè)計(jì)成了比槽尺寸略小的長方形別頭，在別頭后部裝上彈簧，使用時(shí)只要把別頭順著中間槽的形狀插入后，往前推，然后轉(zhuǎn)90°，由于有彈簧的存在，以及測試線帶來的拉力，別頭就牢牢的卡在槽里，很難脫落。為方便操作，端頭應(yīng)設(shè)計(jì)成曲柄形式。取樣端頭以及聯(lián)合接線盒電壓搭片的樣式見圖1。

圖1 取樣端頭以及聯(lián)合接線盒電壓搭片的樣式

整個(gè)端頭可以分為別頭、壓緊片、彈簧、針頭和套管5個(gè)部分，見圖2。其中針頭外面套上壓緊彈簧后，將別頭和壓緊片連接在一起，構(gòu)成了取樣端頭的主要部分，而套筒則用來和測試線連接。由于別頭是要穿過電壓搭片槽的，別頭必須比中間槽要小，因此對(duì)于別頭的尺寸要求嚴(yán)格。對(duì)目前常用的幾個(gè)品牌聯(lián)合接線盒進(jìn)行調(diào)查后，最終確定別頭尺寸為長7 mm、寬3 mm較為合適。因?yàn)楝F(xiàn)有各種接線盒電壓搭片處深度最小為3 mm，經(jīng)過多次試驗(yàn)，別頭的厚度達(dá)到2.5 mm時(shí)最好。套管則按照測試線連接端頭的尺寸制作，長25 mm，內(nèi)徑4 mm。其他部分則按照別頭的尺寸，以相應(yīng)的比例確定大小。

圖2 各部分元件尺寸

2.3 加工制作

制作端頭的材料初定為鐵、鋁、銅3種。經(jīng)過綜合分析，銅在3種材料中導(dǎo)電性能最好，而且也容易加工，因此電壓取樣端頭選用電工銅來進(jìn)行制作。除彈簧外，各部分均在小型數(shù)控一體機(jī)床上完成加工。

考慮到取樣端頭的使用頻率，對(duì)于壓緊彈簧的疲勞極限和沖擊韌性有著較高的要求，制作材料選用Ⅰ類碳素彈簧鋼絲。為使取樣端頭與電壓搭片之間有良好的接觸，彈簧還應(yīng)具備良好的回彈力，要求壓緊彈簧外徑3.2 mm，自由長8 mm。

在實(shí)際使用時(shí)，為了增加安全性能，盡量減少金屬絕緣的外露，取樣端頭外部套有1個(gè)絕緣護(hù)套，同時(shí)對(duì)于不需要和電壓搭片接觸的地方涂上了絕緣漆。電壓取樣端頭成品見圖3。

圖3 新型電壓取樣端頭

3 新端頭使用情況

為了確保新端頭實(shí)際的使用效果，規(guī)范操作方法，對(duì)現(xiàn)場校驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了修改和補(bǔ)充。特別要求將端頭插入電壓搭片槽中后，旋轉(zhuǎn)的角度要盡量保證達(dá)到90°，當(dāng)端頭全部連接完畢后，還應(yīng)適當(dāng)拉一拉端頭，使端頭和電壓搭片的接觸更加良好，盡量減少接觸電阻，取得更好的測試效果。

該新型電壓取樣端頭經(jīng)過一段時(shí)間的試用后，效果良好，現(xiàn)場校驗(yàn)班3臺(tái)PEC-9校驗(yàn)儀全部采用該端頭。在實(shí)際使用中，該取樣端頭方便、小巧，使用的便捷度方面一點(diǎn)也不遜色于鱷魚夾。在使用初期，由于將端頭取下時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)別頭至合適位置，若使用不熟練會(huì)浪費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間。但是經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，均能很快的完成操作。

該端頭的別頭尺寸是按照略小于聯(lián)合接線盒電壓搭片中間槽的尺寸制作的，但在現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn)，有極個(gè)別聯(lián)合接線盒由于質(zhì)量原因，中間槽處或有阻塞，或尺寸過小，這時(shí)就不能使用新端頭了。為了應(yīng)對(duì)這種情況，在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)該按照1套新端頭配合1套鱷魚夾使用，如遇到上述情況，則換上鱷魚夾。

該取樣端頭與鱷魚夾最大的區(qū)別，是在使用時(shí)端頭不會(huì)隨意脫落，大大增加了現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)的安全性。在使用后的半年時(shí)間內(nèi)，取樣端頭未發(fā)生過1次脫落現(xiàn)象。另外，新端頭的結(jié)構(gòu)緊湊，相比由鐵皮制成的鱷魚夾，更加牢固耐用，使用至今未發(fā)現(xiàn)端頭的損壞現(xiàn)象。

4 結(jié)語

新型電壓取樣端頭除了保留鱷魚夾小巧、便捷的特點(diǎn)外，消除了在使用時(shí)容易脫落的缺陷，隨著新型電壓取樣端頭全面投入使用，已經(jīng)大大降低了現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)發(fā)生電壓回路短路的危險(xiǎn)，提高了現(xiàn)場校驗(yàn)的安全性，為電能表校驗(yàn)提供了一份保障。

[1] 陳立軍.電能計(jì)量聯(lián)合接線盒在二次回路中得應(yīng)用[J].寧夏電力，2010（4）：64-66.

[2] DL/T 448-2000電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2000.