固定式開關柜回路電阻測試的效率提升研究

鄧夢馨

(國網重慶市電力公司璧山供電分公司，重慶 402760)

在電力系統(tǒng)中，開關柜是重要的電力設備[1]，大多直接對用戶供電。確保開關柜安全運行的主要方法是定期對開關柜停電，開展例行試驗，獲取設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，評估設備狀態(tài)，此時就會對相應區(qū)域造成停電或減少供電負荷[2-3]。開關柜回路電阻測試是開關柜例行試驗中極為重要的一項[4-5]。提升固定式開關柜回路電阻測試效率對于提升工作效率、提高電力系統(tǒng)的供電可靠性、縮短對外停電時間具有十分現(xiàn)實的意義。為此，本文提出真空式吸盤接線接頭用吸盤壓接的接線方式，通過改進接線接頭來提高固定式開關柜回路電阻測試效率。

1 固定式開關柜現(xiàn)有試驗方法現(xiàn)狀

在現(xiàn)場試驗過程中，電氣設備的例行試驗通常需要將電力設備與試驗儀器連接，傳統(tǒng)的方式是纏繞或使用線夾連接，但在某些狹窄的空間，如固定式開關柜，現(xiàn)有連接方式存在以下不足。

1)由于固定式開關柜內部空間狹小，試驗人員使用線夾與開關連接時極為不便，這會嚴重影響接線效率。不僅使拆接線時間明顯大于試驗時間，而且有可能對人員或設備造成傷害。

2)纏繞或使用線夾連接設備時，接觸面積小，很容易導致接觸不良，進而造成多次重復試驗，延長試驗時間甚至影響試驗結果。

因此，如何提高開關柜回路電阻測試效率，降低試驗風險成為一個值得思考的問題。試驗現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 試驗現(xiàn)場

2 真空式吸盤接線接頭的設計

針對固定式開關柜現(xiàn)有試驗方法存在的問題，本文設計一種新型真空式吸盤接線接頭。該接頭將真空式吸盤和金屬接線部分有機結合，實現(xiàn)如下效果。

1) 試驗時只需先將試驗引線連接在接頭上，然后在開關柜按壓力柱即可完成接線操作，從而解決開關柜狹小空間內接線困難的技術問題，提升接線效率。

2)將真空式吸盤上的金屬片壓接在斷路器導電部分，使其與斷路器導電部分接觸面積增大，以減少試驗接線導致的接觸電阻，提高試驗效率和試驗結果的有效性。

2.1 真空式吸盤接線接頭的總體結構及尺寸設計

根據(jù)開關柜回路電阻測試的需要，采用電壓降法測回路電阻，故在斷路器兩側各需要1個真空式吸盤接線接頭。該接頭主要由橡膠吸盤、金屬接觸片、金屬接頭及壓力柱組成。接線接頭上的真空式吸盤用于和設備連接。吸盤上有1個壓力柱便于接線接頭在設備上的固定、拆卸。吸盤中有金屬接觸片，用于和設備接觸導電。接觸片有兩個金屬接線柱，分別用于連接儀器電壓回路和電流回路。真空式吸盤接頭總體結構圖如圖2和圖3所示。

圖2 真空式吸盤接頭俯視圖

圖3 真空式吸盤接頭側視圖

筆者對常用開關柜內斷路器的導電部分尺寸及開關柜內的空間大小進行統(tǒng)計，選擇的真空式吸盤直徑為50 mm，壓力柱長度為100 mm，吸盤厚度為10 mm，總尺寸為50 mm×50 mm×110 mm。其具有小巧便攜、固定拆卸方便的特點。

2.2 真空式吸盤、接線柱的設計

2.2.1 真空式吸盤的設計

市場上已有的真空式吸盤類型，通常為直徑50 mm的圓形帶壓扣吸盤，在吸盤背面的中心，直徑為30 mm的圓形區(qū)域略薄，用于粘金屬接觸片，上面開兩個直徑為8 mm的孔，用于安裝金屬接線柱。

2.2.2 金屬接線柱的設計

筆者統(tǒng)計了儀器的3種接線方式：壓接式、線夾式、插接式，如表1所示。

表1 常用3種接線方式

故本文設計了一種能同時滿足壓接式、線夾式、插接式3種接線需求的連接頭，如圖4所示。

圖4 連接頭設計

2.3 真空式吸盤接線接頭各部分材料的選擇

真空式吸盤接線接頭對各部分的材料要求如下所示。

吸盤：材料具有良好的絕緣性、伸縮性與耐腐蝕性，以確保金屬片和斷路器導電部分可靠接觸。

壓力柱：材料需要具有較好的強度和絕緣性能，以方便受力，進而將橡膠吸盤中的空氣壓出。

金屬部分：材料需要具有良好的導電性能和耐腐蝕性。

最終選材和材料特性如表2所示。

表2 真空式吸盤接頭各部分材料要求

3 真空式吸盤接線接頭的使用方法

試驗時，首先將試驗引線通過金屬接頭與真空式吸盤接頭相連接，然后將真空式吸盤接頭置于被試電力設備金屬試驗部位，推動壓力柱，將吸盤內部空氣壓出，真空式吸盤接頭被大氣壓強壓接在被試電力設備上，吸盤接頭內部金屬接觸片與被試電力設備緊密接觸，然后連接儀器即可開始試驗。試驗結束后逐個拆除即可。使用真空式吸盤接頭的試驗接線示意圖如圖5所示。

圖5 使用真空式吸盤接頭試驗接線示意圖

4 真空式吸盤接線接頭性能測試

4.1 絕緣測試

對真空式吸盤接線接頭進行絕緣測試，測試結果如表3所示，真空式吸盤接頭絕緣良好，對試驗結果影響忽略不計。

表3 真空式吸盤接頭絕緣測試 MΩ

4.2 試驗性能測試

用真空式吸盤接線接頭進行回路電阻試驗的新方法，與傳統(tǒng)試驗方法結果的對比如表4、表5所示。每臺設備試驗平均耗時減少約50%，回路電阻由于接觸良好，略微減小，但不影響試驗結果。每次試驗平均節(jié)省時間20 min，按照試驗時需1人監(jiān)護，兩人試驗計算，每次試驗節(jié)省1人·小時的人工成本。

表4 新、老方法用時對比 min

表5 新、老方法開關柜回路電阻對比 μΩ

5 結論

本文提出的真空式吸盤接線接頭用吸盤壓接接線代替纏繞或線夾連接的傳統(tǒng)接線方式，具有如下突出特點。

1)提高試驗效率。不但節(jié)約了拆、接線時間，還省去因接觸不良造成的無效試驗的時間，將每臺開關柜試驗總耗時降低50%，平均每臺開關柜試驗時間節(jié)省20 min，節(jié)省對外停電時間20 min。

2)提高經濟效益。試驗時需有1人監(jiān)護，2人操作，每次試驗節(jié)省1人·小時的人工成本。

3)提高安全效益。如避免在狹窄開關柜內進行的接線操作給人員、設備安全帶來的隱患；吸盤和壓力柱均采用絕緣材料制成，安全可靠，能避免操作中的潛在風險。

4)通用性好。各類型固定式開關柜回路電阻試驗都可使用。