三相直接式電能表在不停電連續(xù)計(jì)量換表中的安全措施研究

陜西能源研究院有限公司 馮建宇 文小琿 李文波

用于貿(mào)易結(jié)算的電能表屬?gòu)?qiáng)制檢定儀表之一。根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對(duì)強(qiáng)制檢定儀表需要周期更換的要求，在用的三相直接式電能表在更換新表時(shí)，傳統(tǒng)上必須短時(shí)停電實(shí)施。當(dāng)前我們創(chuàng)新推出的三相直接式電能表不停電連續(xù)計(jì)量的裝置，就是在不影響用戶正常用電的狀態(tài)下進(jìn)行電能表更換，且在更換過程中可實(shí)現(xiàn)不停電、不中斷計(jì)量，不影響用戶的正常用電。

1 不停電連續(xù)計(jì)量換表工作原理

三相直接式電能表不停電連續(xù)計(jì)量換表裝置的工作原理（圖1）：先將裝置的進(jìn)線電源輸入側(cè)用專用的穿刺線夾，按相色及順序逐一將舊表進(jìn)出線和中性線接入三相電能表不停電連續(xù)計(jì)量專用裝置內(nèi)，裝置具有安全檢測(cè)電路，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)正常后，在裝置表位1上安裝好新表，同時(shí)合上開關(guān)K1。此時(shí)，新、舊表并聯(lián)運(yùn)行，用戶電量分別被新表、舊表同時(shí)計(jì)量，其總電量為新表與舊表計(jì)量電量之和。

圖1 不停電連續(xù)計(jì)量換表裝置工作原理

此時(shí)，在原始表位按安全措施和安全程序帶電拆下舊表，并將舊表轉(zhuǎn)移安裝到裝置上的迭代表位2，此時(shí)，新表在裝置上承擔(dān)了全負(fù)荷獨(dú)立計(jì)量運(yùn)行。操作裝置表位2對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)K2，又一次實(shí)現(xiàn)了新、舊表在三相電能表不停電連續(xù)計(jì)量專用裝置上的帶負(fù)荷并聯(lián)運(yùn)行。通過裝置上的控制開關(guān)切除新表電源，從而使舊表在裝置上再次承擔(dān)了全負(fù)荷獨(dú)立計(jì)量運(yùn)行。將從裝置上拆下的新表，按帶電操作安全程序和安全操作要求安裝到原永久表位，此時(shí)新舊二表又進(jìn)行了最后一次并聯(lián)運(yùn)行。此時(shí)，新表已經(jīng)安裝到位，操作裝置K2控制開關(guān)，切除舊表電源，此時(shí)新表進(jìn)入全負(fù)荷獨(dú)立計(jì)量狀態(tài)。拆除裝置與穿刺線夾的連線，宣告電能表不停電連續(xù)計(jì)量換表結(jié)束。

2 不停電連續(xù)計(jì)量換表的安全分析

穿刺線夾的原理和安全要求。穿刺線夾是一個(gè)以絕緣材料包覆的、內(nèi)部為“U”形銅質(zhì)導(dǎo)電體，在導(dǎo)體上有兩顆錐體螺絲和一個(gè)帶螺紋的接插件（圖2）。將其卡夾在帶絕緣層的帶電導(dǎo)線上，分別旋下兩個(gè)錐體螺絲，使之刺破導(dǎo)線絕緣層與金屬導(dǎo)線可靠接觸，達(dá)到該穿刺線夾銅塊與導(dǎo)線導(dǎo)體等電位，實(shí)現(xiàn)帶電取電的目的。由于是帶電安裝，操作人員必須按低壓帶電安全操作規(guī)程做好安全防范措施，同時(shí)要求操作穿刺線夾的專用六角工具必須具備絕緣手柄、操作六角金屬桿必須有絕緣熱縮管包覆，其前方裸露金屬部分不得大于10mm。安裝穿刺線夾時(shí)用專用工具分別旋緊穿刺螺絲，安裝完畢后，用專用的電壓/通斷測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其穿刺連接成功。

圖2 穿刺線夾

帶電穿刺駁接的安全措施。不停電連續(xù)計(jì)量裝置與穿刺線夾的駁接端子，是一個(gè)帶有絕緣安全帽的特殊螺紋接插件，它的特殊結(jié)構(gòu)是這個(gè)安全絕緣帽有兩個(gè)作用，一是保護(hù)插件本身的接頭導(dǎo)體；二是為帶電拆下電能表對(duì)應(yīng)的進(jìn)/出線時(shí)及時(shí)將裸露的導(dǎo)體套住，并旋接在相應(yīng)穿刺線夾上。這樣就有效解決了在帶電操作中的安全絕緣問題。

不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置錯(cuò)接線報(bào)警及控制開關(guān)閉鎖電路。（圖4），是在控制開關(guān)未閉合時(shí)，準(zhǔn)備接通電能表各相進(jìn)出線時(shí)呈開路狀態(tài)。由于運(yùn)行中的電能表各相進(jìn)出線趨于等電位狀態(tài)，它們之間電位差很?。ê练?jí)）。一旦發(fā)生錯(cuò)誤接線，裝置測(cè)得的電壓很高（線電壓或相電壓），于是馬上動(dòng)作，閉鎖控制開關(guān)合閘脫扣機(jī)構(gòu)，致使控制開關(guān)不能閉合，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員排除錯(cuò)誤接線，直至聲光報(bào)警信號(hào)自動(dòng)解除及控制開關(guān)閉鎖解除后，方能進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。從而保障了因?yàn)殄e(cuò)誤接線引起的短路故障。

不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置的迭代表位的安全防護(hù)。不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置上具備兩組相同的迭代表位，控制開關(guān)1和控制開關(guān)2分別控制表位1和表位2的電源。在表位1和表位2上，分別設(shè)置傳感器1和傳感器2，它們主要功能是檢測(cè)表位上是否有表，如果沒有表安裝在觸頭上，傳感器信號(hào)會(huì)閉鎖相應(yīng)的控制開關(guān)脫扣機(jī)構(gòu)，控制開關(guān)是無法合閘的。從而保證了裸露的迭代表位觸頭不帶電，有效避免現(xiàn)場(chǎng)操作人員誤操作發(fā)生的觸電及短路事故，形成可靠的安全屏障（圖4）。

圖3 穿刺線夾的連接

圖4 錯(cuò)誤接線及表位檢測(cè)報(bào)警控制示意圖（三相電能表其中一相）

不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置安全工作參數(shù)分析。不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置在正常工作中的指示儀表參數(shù)，反映了裝置在正常工作時(shí)的各相相電壓、相電流的具體數(shù)值，可以通過顯示儀表判斷各相電壓、電流是否缺相或非正常顯示。若發(fā)現(xiàn)異常，則不能進(jìn)行下一步的舊表帶電拆除工作，必須找出原因，排除故障才能進(jìn)行下一步的工作。通常問題是穿刺線夾穿刺沒有完全到位（接觸不良）或駁接電纜接插件接觸不良引起。

3 安全操作程序的重要性

不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置在現(xiàn)場(chǎng)帶電操作中，操作程序至關(guān)重要，由于我們是不停電連線計(jì)量換表，操作過程是一個(gè)新舊電能表相互交集的連續(xù)過程。所以，在操作程序上是嚴(yán)格按其并聯(lián)迭代法則的。如果不按程序操作，可能會(huì)發(fā)生短時(shí)停電問題，影響到用戶用電。更重要的是，如果不按操作程序，很有可能會(huì)造成觸電、短路等事故，這是必須要杜絕的。操作程序如下：

檢查現(xiàn)場(chǎng)安全環(huán)境，判斷電能表的接線、間距是否可以適應(yīng)穿刺線夾的規(guī)格范圍和空間；按安全要求安裝穿刺線夾；用專用“電壓/通斷”儀器檢測(cè)穿刺線夾是否全部安裝到位；檢查不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置上的控制開關(guān)均在斷開（OFF）位置。檢查無誤后連接裝置電纜到穿刺線夾上逐一駁接，要先接零線（中性線），再按順序逐相對(duì)應(yīng)駁接；檢查不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置的工作狀態(tài)指示，應(yīng)在正常工作狀態(tài)；將新表安裝在裝置迭代表位1，合上（ON）控制開關(guān)K1，此時(shí)對(duì)應(yīng)表位1的顯示儀表顯示表位1的各相電壓、電流參數(shù)，應(yīng)在正常范圍之內(nèi)。

從電能表左側(cè)開始逐相進(jìn)出線逐一帶電拆除，拆下一根必須用對(duì)應(yīng)的駁接頭上卸下來的絕緣套旋套在裸露的導(dǎo)線上，使其良好絕緣。這樣拆一根、套一根，直至將舊表拆除。此時(shí)拆下的線頭均有專用絕緣旋套保護(hù)，不會(huì)造成短路或接地；將拆下的舊表安裝至不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置的表位2，合上（ON）控制開關(guān)2，對(duì)應(yīng)表位2的電壓電流參數(shù)顯示正常后，斷開（OFF）裝置表位1控制開關(guān)，取下新表；將新表固定在正式表位，先接零線（中線），然后從右到左逐一按各相的進(jìn)出線安裝接線，須打開一個(gè)絕緣帽安裝一個(gè)。為防止接錯(cuò)，在接線和準(zhǔn)備插入的電能表接線孔間用一低內(nèi)阻電壓表測(cè)量?jī)烧唛g電壓，應(yīng)低于100V（寄生回路分壓）方可接入。若測(cè)得220V 或380V 則說明接線有誤，堅(jiān)決不能接入從而保障概率極低的錯(cuò)接線引起的安全隱患。

切斷（OFF）控制開關(guān)2電源，取下舊表，拆除不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置與穿刺線夾的駁接頭，同樣要拆下一根將絕緣安全帽旋包一根，防止寄生回路引起的接地、觸電等安全事故發(fā)生。直至全部拆除；保留已安裝好的穿刺線夾，蓋上三相電能表的端子大罩蓋，穿刺線夾也被罩在罩蓋之內(nèi)，打上封印，不停電連續(xù)計(jì)量換表宣告結(jié)束。

結(jié)論：不停電換表連續(xù)計(jì)量裝置，是最新研發(fā)的新產(chǎn)品。它開辟了不停電、連續(xù)計(jì)量的先河。由于是不停電帶負(fù)荷的工作狀態(tài)，操作的安全可靠是我們要研究的核心問題。只要嚴(yán)格按照操作程序和操作要求操作，三相直接式電能表不停電連續(xù)計(jì)量換表是安全可靠的。