变电设备通用回路电阻测量接线钳的研制

欧阳树林 曾希皙 符 建 徐松龄 杨智强

（国网江西省电力有限公司赣州供电分公司）

0 引言

在电力系统变电设备中，各种开关设备可能会因为接触面氧化、接触紧固不良等问题导致回路电阻增大。当大电流流过时，接触面会因接触点的温度过高而加速氧化，使得回路电阻进一步增加。如果这种情况持续下去，可能会引发严重事故［1］。因此，经常或定期对回路电阻进行测量有助于预防设备故障、保障电网安全稳定运行［2］。

为了准确测量设备的回路电阻，变电检修专业人员通常会使用回路电阻测试仪进行测量［3］。经统计一个检修试验班年平均进行各类开关设备回路电阻测试次数之和大于500次，每次至少测试2遍以上进行效果对比，时间统计如图1所示，且试验的次数逐年增加［4］。

图1 历年对各类开关设备检修回路电阻测试情况

在实际的回路电阻测试过程中，常常会出现由于夹钳与设备无法充分贴合而导致测量结果出错的问题，特别是在高处作业时进行测量，夹钳夹紧的难度会显著增加。现有的传统夹钳开口与被测设备常常不匹配，导致试验接线效率低下，延长了停电时间和现场登高作业时间［5］。此外，传统夹钳的使用稳定性差，使用传统夹钳对各类开关设备进行试验时，由于咬合面接触面积不足，往往需要重复测量才能得出正确的数据，测试数据准确率低，多次测量所耗时间巨大［6］。

为此，本文提出一种变电设备通用回路电阻测量接线钳，其能够对现有的传统夹钳进行改进升级，适配多种隔离开关各种部位测试要求。同时，提高回路电阻测试准确率，创新增效加快回路电阻测试过程。

1 概况

传统夹钳的结构如图2所示，在日常使用过程中其暴露出许多问题。

图2 传统夹钳

图3 组装成品

首先，传统夹钳存在着“咬不住”的问题。在进行隔离开关动静触头导电回路测量时，由于接线板和设备线夹的厚度较大，导致夹钳的齿无法充分咬合，从而影响测量准确性。此外，传统夹钳在夹持500、630、1000mm2导线或设备线夹时，由于开口较小，无法充分夹持被测部位，影响了测量过程。另外，对于多层矩形铜排连接接触面和双铜排搭接等厚度较大的被测物及一些不规则结构的被测物，传统夹钳也无法适应，常常导致无法正常使用。

传统夹钳还存在着“咬不准”的问题。由于传统夹钳在使用过程中受到弹簧拉力的作用，并且钳口采用鳄鱼夹结构，这种结构容易导致接触面不足或者无法破除表面氧化层等情况，从而影响测试数据的准确性。此外，传统夹钳的咬合面接触面积不足，往往需要重复测量才能得出正确的数据，测试数据准确率低，多次测量所耗时间巨大。

因此，针对这些问题，亟须对传统夹钳进行改进以提高测量准确性和和适应性。

2 方案设计

2.1 钳口部分

钳口部分的设计需要考虑夹钳的咬合面结构、导电片数量以及镀层材料。

咬合面结构部分是决定测量接触面的关键，传统夹钳往往采用接触面为平面的平面结构和接触面为一排排齿型的平齿式结构，它们对于曲面和螺栓等不规则结构接触面不足。因此，本文采用接触面为均匀分布的多个齿的多齿式结构，无论是对粗糙平面、曲面还是螺栓部件，该结构都能显著提升接触面积，保证夹钳的优良性能。

同时，通过模型模拟的方式模拟导电片数量选择，采用14片导电片可以很好的兼顾钳口部分的长度与重量。

根据调查分析，可以选出三种能够满足工具使用条件的镀层材料，分别为镀银、镀金与镀镍。镀银可以增强工具的导电性，但是镀银在一些高温环境下可能会发生氧化，存在抗氧化性不足的问题。镀金可以增强工具的抗氧化性和耐腐蚀性，但是镀金的价格较高，并且在一些特殊环境下可能会发生化学腐蚀。镀镍是一种常用的金属表面处理方法，具有优良的耐磨性能和抗氧化性，可以提高工具的导电性，同时镀层价格还相对便宜。因此，采用各方面性能优秀的镀镍。

2.2 固定部分

固定部分主要考虑力学结构和固定结构。

力学结构决定钳口对被测部位的夹紧力，考虑外框弹簧和侧面驱动两种方案。分别通过模型模拟的方式模拟两种方案对3种最常见的被测面即导电臂、接线板、导线的施力情况，可以得到表1。

表1 平均施力对比表

根据表1试验结果数据，外框弹簧方案具有更加充足的施力。同时，外框弹簧方案比侧面驱动方案拥有更低的加工难度与成本。因此，采用更易实现的外框弹簧方案。

固定方式决定了夹钳能否牢固锁在被测体上，并在需要时轻松取下。常用的固定方式有卡销与螺栓两种形式，卡销结构简单易于实现，成本低，使用方便；而螺栓使用较为繁琐。因此采用卡销结构固定钳口。

2.3 手持部分

手持部分主要考虑钳型结构和手持握把的选择。

钳型结构部分有普通夹钳式和考虑加装升高杆的外部扩展两种方案。普通夹钳式是支点在中间的常见的X型杠杆结构，具有结构简单的优点，但经模型模拟测试其作用力和开口宽度不满足要求。外部扩展结构为V型杠杆结构，支点在一边，方便加装如升高绝缘杠等插件。它具有较大的作用力和较长的开口宽度，满足实际需求，因此选择外部扩展钳型结构。

夹钳使用的顺手与否离不开优秀的手持握把设计，常见的手持握把结构有木柄握把与绝缘胶皮握把两种。通过耐压试验得到，木柄握把的耐压水平为3kV，而绝缘胶皮握把的耐压水平大于8kV，同时绝缘胶皮握把的防滑性能更好，因此采用绝缘胶皮握把。

3 测试分析

在模拟现场对组装完成的变电设备通用回路电阻测量接线钳进行了功能检测试验，以检查其组装后各部件是否存在不协调、不契合的情况。研发小组人员模拟现场进行了多次测量试验，通过测量回路电阻来验证升级夹钳的高效测量功能。

为了满足升级夹钳在变电工作中正常使用，验证升级夹钳的可靠性，小组成员在日常检修工作中使用升级夹钳与传统夹钳对各类电气设备进行回路电阻试验并记录其失败次数，结果如表2所示。

表2 测量隔离开关回路电阻失败次数统计表

由上表可知，升级夹钳在各种变电设备三相导电回路电阻测试的失败次数均为0次，小于传统夹钳失败次数，可靠性功能测试满足目标要求。

为了更直观地评估升级夹钳的性能，我们跟踪记录了5组小组人员各3次使用升级夹钳测量回路电阻的时间，数据如表3所示。从表3中可以看出，测试时间由原来的平均21.63min降低到了平均5.93min。

表3 测试时间对比表

通过对比表格中的数据，我们可以得出结论：研制的变电设备通用回路电阻测量接线钳在模拟现场测试中表现良好，达到了预期的目标要求，能够实现高效测量功能。这种升级夹钳的使用可以大大缩短测量回路电阻的时间，提高工作效率，为电力设备的维护和检修提供了有力的支持，具有广阔的应用前景。

4 结束语

本文研制的变电设备通用回路电阻测量接线钳具有以下综合效益：

（1）该工具的研发能够提升检修人员测量回路电阻的效率和准确性，防止测量误差带来的质量问题。同时，回路电阻测试仪升级夹钳使用灵活方便、准确度高减少重复测量，可以提高现场检修工作效率，缩短设备的检修时间，减小电网的输送损失，满足工农业生产和居民用电需要，创造一定的经济效益和社会效益。

（2）杜绝了普通的夹钳工具结构固定，对测量件表面咬合、摩擦带来的磨损，提高检修工艺质量，同时活动期间现场使用12次，涉及110kV及以上线路15条，减少停电时间238min ，计算创造直接效益6589元。工具操作方便快捷，大大提高了劳动效率。

（3）减少用户停电时间，提高用户满意度。检修效率的提高，缩短电网停电时间，增加了电网供电的可靠性，满足了工农业生产和居民的用电需求，对社会发展起了积极推动作用。