開關(guān)柜手車開關(guān)電阻測量專用工具設(shè)計的研究

張午揚(yáng) 劉威 盧志鵬 楊周 陳功 張瑞 應(yīng)俊杰

摘要：在變電站開關(guān)柜手車開關(guān)交接試驗和預(yù)防性試驗中，需要準(zhǔn)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(shè)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，以保證回路中接觸電阻值在要求范圍之內(nèi)。針對手車式開關(guān)直流電阻測試的過程中，常規(guī)直流電阻測試儀線夾夾在彈簀上時會造成彈簧發(fā)熱，且線夾夾子太大，不能很好地與被測設(shè)備接觸，會影響測試結(jié)果的問題，設(shè)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(shè)計使線夾能撐開與觸頭內(nèi)徑緊密接觸，降低了因線夾與觸頭接觸不良造成的測試誤差，測試完成之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。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；手車；開關(guān)；電阻；測量；專用工具；設(shè)計

一、主回路電阻檢測原理分析

手車開關(guān)主回路電阻檢測為小電阻檢測，電阻阻值相當(dāng)小，可達(dá)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。為達(dá)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(shè)這四根線電阻分別為R、R2、R3、R，如圖1，四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，R6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(zhǔn)確率高。

二、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，在試驗過程中，應(yīng)兩人進(jìn)行，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。直流電阻測試前，應(yīng)對手車開關(guān)進(jìn)行處理，拉開開關(guān)柜保護(hù)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(shè)備進(jìn)行放電，檢查確認(rèn)被試設(shè)備處于合閘狀態(tài)，清除被試設(shè)備梅花觸頭接線端子接觸面金屬氧化層，操作人進(jìn)行試驗并檢查，監(jiān)護(hù)人再次檢查確認(rèn)試驗接線。在試驗過程中，應(yīng)記錄好數(shù)據(jù)并與試驗設(shè)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- -端接到測試儀器對應(yīng)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： 本測試儀器利用大電流進(jìn)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；接線過程中，禁止將線夾夾在梅花觸頭的彈簀抱箍上，以防燒壞彈簧。

三、輔助工具實施方案分析

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(jī)構(gòu)，可以較好地卡在梅花型觸頭內(nèi)壁進(jìn)行測試；3- -彈簀，為剪式線夾機(jī)構(gòu)提供適度的張力；4- -絕緣護(hù)套，為測試線夾把手提供良好的絕緣；5- -電壓、電流導(dǎo)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(jī)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(jìn)行合理選擇。彈簀彈力大小需要根據(jù)剪式線夾機(jī)構(gòu)尺寸、梅花型觸頭的尺寸等因素進(jìn)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。

四、輔助工具實施效果

利用檢修期間對所轄變電站高壓室內(nèi)35kV及10kV開關(guān)柜手車開關(guān)進(jìn)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(jìn)行測量。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(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。內(nèi)張式線夾測試過程中一次測量就在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，無需打磨重新測量。在公司管轄變電站內(nèi)廣泛使用內(nèi)張式線夾進(jìn)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(jì)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，減小了10～35kV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。

五、結(jié)語

該輔助工具測試線夾，可以卡在梅花型觸頭內(nèi)壁上進(jìn)行測試，兩者接觸良好，并且不會傷及觸頭彈簀。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。

參考文獻(xiàn)

[1]李毅.淺析小動物進(jìn)入開關(guān)柜導(dǎo)致設(shè)備損壞的原因和防范措施[J].電力系統(tǒng)裝備，2020，（12）.

[2]張云朋，胡海燕，李義鵬，等.開關(guān)柜溫升在線監(jiān)測技術(shù)研究[J].安全、健康和環(huán)境，2020，20（7）.

[3]劉建軍.35KV開關(guān)柜內(nèi)放電故障的分析[J].科技視界，2020，（22）.