開關(guān)柜手車開關(guān)電阻測量專用工具設計與實施

張智宇 楊迪 王森 劉新宇 白樹君

摘要：目前公司配置的直流電阻測試儀是一種外夾式接線裝置，在試驗過程中將其夾于開關(guān)柜手車開關(guān)梅花觸頭外圍，梅花觸頭外圍有彈簧抱箍，為了避免彈簧抱箍流過電流而發(fā)熱，影響彈簧強度，線夾在梅花觸頭外圍接觸面積較小?，F(xiàn)有直流電阻測試儀線夾不僅會影響直流電阻測試結(jié)果，還會影響手車開關(guān)的彈簧抱箍強度，造成后期運行時接觸部位發(fā)熱。針對此問題，設計了開關(guān)柜手車開關(guān)電阻測量專用工具，并從主回路電阻檢測原理、直流電阻測試儀接線、輔助工具實施方案、輔助工具實施效果四個方面對該設計進行了詳細介紹。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;手車開關(guān);電阻測量

0? ? 引言

在變電站開關(guān)柜手車開關(guān)交接試驗和預防性試驗中需要準確測量回路的電阻值，而中置式開關(guān)柜中手車開關(guān)多采用梅花型觸頭，該觸頭外圍設有多個彈簧抱箍，目的是使手車開關(guān)的動、靜觸頭緊密接觸，保證回路中接觸電阻值在要求范圍內(nèi)。針對手車式開關(guān)直流電阻測試過程中，常規(guī)直流電阻測試儀線夾夾在彈簧上時會造成彈簧發(fā)熱，且線夾夾子太大，不能很好地與被測設備接觸，會影響測試結(jié)果的問題，通過考察有關(guān)廠家，并與廠家技術(shù)部門協(xié)調(diào)配合，設計出了一種改良的測試線夾：將常規(guī)的外夾式線夾改良為內(nèi)張式線夾，通過這種設計使線夾能撐開與觸頭內(nèi)徑緊密接觸，有效降低了因線夾與觸頭接觸不良造成的測試誤差，測試完成后能通過把手快速安全拔出測試線夾，不會對手車開關(guān)觸頭造成損傷。

1? ? 主回路電阻檢測原理

手車開關(guān)主回路電阻檢測為小電阻檢測，電阻阻值相當小，可達到微歐姆數(shù)量級，本來就不容易測量，再加上環(huán)境溫度的影響，會造成所測電阻隨著溫度增加而偏高，因此不能用一般的伏安法測電阻。為了達到測量小電阻的目的，采用四端子的引線方式，又稱為“四線制”。公司配置的直流電阻測試儀為“四線制”，下面著重介紹“四線制”工作原理。

“四線制”，顧名思義，測試儀器與手車開關(guān)之間有四根線，分別是兩根電流線、兩根電壓線。假設這四根線電阻分別為R1、R2、R3、R4，如圖1所示，四線制的測量電路由恒流源I、已知電阻R5、電壓表U1、電壓表U2、手車開關(guān)電阻R6組成。

由圖1可知，回路中的電流測量回路如圖中虛線1所示，I=U1/R5，回路中的電壓測量回路如圖中虛線2所示，電壓表U2的輸入阻抗高，因此其回路電流可以忽略不計，U=U2。所以，根據(jù)歐姆定律手車開關(guān)電阻為：

R6=U/I=U2R5/U1

式中，R5為已知值;U1、U2為儀表所示示數(shù)。

從計算公式可知測試線路電阻對手車開關(guān)直流電阻無影響，所以四線制用于測量小電阻準確率高。

2? ? 直流電阻測試儀接線及使用注意事項

直流電阻測量原理為大電流、低電壓試驗，具有一定觸電危險性，試驗過程中，應兩人進行，一人操作，一人監(jiān)護。直流電阻測試前，應對手車開關(guān)進行處理，拉開開關(guān)柜保護室儲能空開、控制空開，將航空插頭拔下，將手車開關(guān)拉至檢修位置，對被試設備進行放電，檢查確認被試設備處于合閘狀態(tài)，清除被試設備梅花觸頭接線端子接觸面金屬氧化層，操作人進行試驗并檢查，監(jiān)護人再次檢查確認試驗接線。試驗過程中應記錄好數(shù)據(jù)并與試驗設備保持安全距離。

圖2為直流電阻測量接線示意圖，將電流線一端接到測試儀器對應的I+、I-接線端子上，電壓線一端接到測試儀器V+、V-接線端子，兩把夾鉗分別夾在手車開關(guān)同一相的上下兩個梅花觸頭上。

正確使用測試儀，防止人身傷害及儀器損壞，需注意以下兩點：

（1）本測試儀器利用大電流進行電阻測試，因此測試過程中不允許測試回路開路，例如手車開關(guān)在分閘狀態(tài)、測試接線開路。

（2）接線過程中，禁止將線夾夾在梅花觸頭的彈簧抱箍上，以防燒壞彈簧。

3? ? 輔助工具實施方案

基于上述對主回路電阻檢測原理及直流電阻測試儀接線的分析，對測試儀器進行改進。在手車開關(guān)直流電阻測試時，常規(guī)直流電阻測試儀主要表現(xiàn)出鉗式電氣測試線夾開距較小，難以夾緊梅花觸頭，容易造成兩者接觸不良、測試不準確，并且線夾通電發(fā)熱容易損傷抱箍觸頭的彈簧，致使彈簧老化受損、彈力下降等缺陷。通過考察有關(guān)廠家，并與廠家技術(shù)部門協(xié)調(diào)聯(lián)系，設計出了一種改良的測試線夾輔助工具，將常規(guī)的外夾式線夾改良為內(nèi)張式線夾，這種設計能使線夾撐開，與觸頭內(nèi)徑緊密接觸，有效降低了因線夾與觸頭接觸不良造成的測試誤差;測試完成后能通過把手快速安全拔出測試線夾，不會對斷路器觸頭造成損傷。

為實現(xiàn)上述目的，本文采取如圖3所示實施方案，內(nèi)置式電氣測試線夾主要由五部分組成：1—線夾觸頭，采用齒式結(jié)構(gòu)，能與梅花型觸頭良好接觸;2—剪式線夾機構(gòu)，可以較好地卡在梅花型觸頭內(nèi)壁進行測試;3—彈簧，為剪式線夾機構(gòu)提供適度的張力;4—絕緣護套，為測試線夾把手提供良好的絕緣;5—電壓、電流導線，用于連接測試線夾和測試儀器，采集回路電壓、電流信號。

該輔助工具采用剪式線夾機構(gòu)作用于梅花型觸頭內(nèi)壁，其尺寸需根據(jù)梅花型觸頭的尺寸進行合理選擇。彈簧彈力大小需要根據(jù)剪式線夾機構(gòu)尺寸、梅花型觸頭的尺寸等因素進行折中選擇，以保證其可以與梅花型觸頭良好接觸，而又不至于因張力過大損傷觸頭。內(nèi)置式電氣測試線夾的前端采用弧形波紋狀結(jié)構(gòu)，以提升與梅花型觸頭的接觸效果。線夾把手處采用絕緣性能良好的塑料材料，保證試驗人員在操作過程中的安全性。

4? ? 輔助工具實施效果

利用公司春秋檢修期間對所轄變電站高壓室內(nèi)35 kV及10 kV開關(guān)柜手車開關(guān)進行直流回路電阻測試，并分別用外夾式線夾和內(nèi)張式線夾進行測量，表1為10 kV開關(guān)柜手車開關(guān)第一次測試數(shù)據(jù)，表2為35 kV開關(guān)柜手車開關(guān)第一次測試數(shù)據(jù)。

通常利用外夾式測試線夾，需要多次測量，多次打磨氧化層，多次更換測量位置，直到數(shù)值在標準值范圍內(nèi)。從表1和表2可知，內(nèi)張式線夾測試過程中一次測量就在標準值范圍內(nèi)，無需打磨重新測量。

2019年3月至2020年3月，在公司管轄變電站內(nèi)廣泛使用內(nèi)張式線夾進行直流回路電阻測試，節(jié)約了大量人力、物力，節(jié)省了各項支出，經(jīng)濟效益明顯。對開關(guān)柜手車開關(guān)回路電阻測試線夾的改造，大大減小了10～35 kV小車開關(guān)回路電阻的測試誤差，減少了開關(guān)停電次數(shù)，為居民可靠用電提供了保證，帶來了一定的社會效益。應用本裝置提高了檢修效率及供電穩(wěn)定性，確保了電氣設備的安全穩(wěn)定運行，為公司安全生產(chǎn)打下了良好的基礎。

5? ? 結(jié)語

實際試驗表明：該輔助工具測試線夾，可以卡在梅花型觸頭內(nèi)壁上進行測試，兩者接觸良好，并且不會傷及觸頭彈簧，減少了斷路器維護費用。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、功能實用，可以有效減少操作時間，提高工作效率。

[1] 豐坤.小電阻精確測量系統(tǒng)設計[D].淄博：山東理工大學，2010.

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[3] 杜丹丹.直流電阻測試儀的設計與實現(xiàn)[D].保定：河北大學，2013.

收稿日期：2020-03-30

作者簡介：張智宇（1989—），男，山東濟寧人，工程師，研究方向：變電檢修。