固定式开关柜回路电阻测试的效率提升研究

邓梦馨

(国网重庆市电力公司璧山供电分公司，重庆 402760)

在电力系统中，开关柜是重要的电力设备[1]，大多直接对用户供电。确保开关柜安全运行的主要方法是定期对开关柜停电，开展例行试验，获取设备的状态数据，评估设备状态，此时就会对相应区域造成停电或减少供电负荷[2-3]。开关柜回路电阻测试是开关柜例行试验中极为重要的一项[4-5]。提升固定式开关柜回路电阻测试效率对于提升工作效率、提高电力系统的供电可靠性、缩短对外停电时间具有十分现实的意义。为此，本文提出真空式吸盘接线接头用吸盘压接的接线方式，通过改进接线接头来提高固定式开关柜回路电阻测试效率。

1 固定式开关柜现有试验方法现状

在现场试验过程中，电气设备的例行试验通常需要将电力设备与试验仪器连接，传统的方式是缠绕或使用线夹连接，但在某些狭窄的空间，如固定式开关柜，现有连接方式存在以下不足。

1)由于固定式开关柜内部空间狭小，试验人员使用线夹与开关连接时极为不便，这会严重影响接线效率。不仅使拆接线时间明显大于试验时间，而且有可能对人员或设备造成伤害。

2)缠绕或使用线夹连接设备时，接触面积小，很容易导致接触不良，进而造成多次重复试验，延长试验时间甚至影响试验结果。

因此，如何提高开关柜回路电阻测试效率，降低试验风险成为一个值得思考的问题。试验现场如图1所示。

图1 试验现场

2 真空式吸盘接线接头的设计

针对固定式开关柜现有试验方法存在的问题，本文设计一种新型真空式吸盘接线接头。该接头将真空式吸盘和金属接线部分有机结合，实现如下效果。

1) 试验时只需先将试验引线连接在接头上，然后在开关柜按压力柱即可完成接线操作，从而解决开关柜狭小空间内接线困难的技术问题，提升接线效率。

2)将真空式吸盘上的金属片压接在断路器导电部分，使其与断路器导电部分接触面积增大，以减少试验接线导致的接触电阻，提高试验效率和试验结果的有效性。

2.1 真空式吸盘接线接头的总体结构及尺寸设计

根据开关柜回路电阻测试的需要，采用电压降法测回路电阻，故在断路器两侧各需要1个真空式吸盘接线接头。该接头主要由橡胶吸盘、金属接触片、金属接头及压力柱组成。接线接头上的真空式吸盘用于和设备连接。吸盘上有1个压力柱便于接线接头在设备上的固定、拆卸。吸盘中有金属接触片，用于和设备接触导电。接触片有两个金属接线柱，分别用于连接仪器电压回路和电流回路。真空式吸盘接头总体结构图如图2和图3所示。

图2 真空式吸盘接头俯视图

图3 真空式吸盘接头侧视图

笔者对常用开关柜内断路器的导电部分尺寸及开关柜内的空间大小进行统计，选择的真空式吸盘直径为50 mm，压力柱长度为100 mm，吸盘厚度为10 mm，总尺寸为50 mm×50 mm×110 mm。其具有小巧便携、固定拆卸方便的特点。

2.2 真空式吸盘、接线柱的设计

2.2.1 真空式吸盘的设计

市场上已有的真空式吸盘类型，通常为直径50 mm的圆形带压扣吸盘，在吸盘背面的中心，直径为30 mm的圆形区域略薄，用于粘金属接触片，上面开两个直径为8 mm的孔，用于安装金属接线柱。

2.2.2 金属接线柱的设计

笔者统计了仪器的3种接线方式：压接式、线夹式、插接式，如表1所示。

表1 常用3种接线方式

故本文设计了一种能同时满足压接式、线夹式、插接式3种接线需求的连接头，如图4所示。

图4 连接头设计

2.3 真空式吸盘接线接头各部分材料的选择

真空式吸盘接线接头对各部分的材料要求如下所示。

吸盘：材料具有良好的绝缘性、伸缩性与耐腐蚀性，以确保金属片和断路器导电部分可靠接触。

压力柱：材料需要具有较好的强度和绝缘性能，以方便受力，进而将橡胶吸盘中的空气压出。

金属部分：材料需要具有良好的导电性能和耐腐蚀性。

最终选材和材料特性如表2所示。

表2 真空式吸盘接头各部分材料要求

3 真空式吸盘接线接头的使用方法

试验时，首先将试验引线通过金属接头与真空式吸盘接头相连接，然后将真空式吸盘接头置于被试电力设备金属试验部位，推动压力柱，将吸盘内部空气压出，真空式吸盘接头被大气压强压接在被试电力设备上，吸盘接头内部金属接触片与被试电力设备紧密接触，然后连接仪器即可开始试验。试验结束后逐个拆除即可。使用真空式吸盘接头的试验接线示意图如图5所示。

图5 使用真空式吸盘接头试验接线示意图

4 真空式吸盘接线接头性能测试

4.1 绝缘测试

对真空式吸盘接线接头进行绝缘测试，测试结果如表3所示，真空式吸盘接头绝缘良好，对试验结果影响忽略不计。

表3 真空式吸盘接头绝缘测试 MΩ

4.2 试验性能测试

用真空式吸盘接线接头进行回路电阻试验的新方法，与传统试验方法结果的对比如表4、表5所示。每台设备试验平均耗时减少约50%，回路电阻由于接触良好，略微减小，但不影响试验结果。每次试验平均节省时间20 min，按照试验时需1人监护，两人试验计算，每次试验节省1人·小时的人工成本。

表4 新、老方法用时对比 min

表5 新、老方法开关柜回路电阻对比 μΩ

5 结论

本文提出的真空式吸盘接线接头用吸盘压接接线代替缠绕或线夹连接的传统接线方式，具有如下突出特点。

1)提高试验效率。不但节约了拆、接线时间，还省去因接触不良造成的无效试验的时间，将每台开关柜试验总耗时降低50%，平均每台开关柜试验时间节省20 min，节省对外停电时间20 min。

2)提高经济效益。试验时需有1人监护，2人操作，每次试验节省1人·小时的人工成本。

3)提高安全效益。如避免在狭窄开关柜内进行的接线操作给人员、设备安全带来的隐患；吸盘和压力柱均采用绝缘材料制成，安全可靠，能避免操作中的潜在风险。

4)通用性好。各类型固定式开关柜回路电阻试验都可使用。