歐陽樹林 曾希皙 符 建 徐松齡 楊智強(qiáng)

（國網(wǎng)江西省電力有限公司贛州供電分公司）

0 引言

在電力系統(tǒng)變電設(shè)備中，各種開關(guān)設(shè)備可能會因?yàn)榻佑|面氧化、接觸緊固不良等問題導(dǎo)致回路電阻增大。當(dāng)大電流流過時(shí)，接觸面會因接觸點(diǎn)的溫度過高而加速氧化，使得回路電阻進(jìn)一步增加。如果這種情況持續(xù)下去，可能會引發(fā)嚴(yán)重事故［1］。因此，經(jīng)?；蚨ㄆ趯芈冯娮柽M(jìn)行測量有助于預(yù)防設(shè)備故障、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行［2］。

為了準(zhǔn)確測量設(shè)備的回路電阻，變電檢修專業(yè)人員通常會使用回路電阻測試儀進(jìn)行測量［3］。經(jīng)統(tǒng)計(jì)一個(gè)檢修試驗(yàn)班年平均進(jìn)行各類開關(guān)設(shè)備回路電阻測試次數(shù)之和大于500次，每次至少測試2遍以上進(jìn)行效果對比，時(shí)間統(tǒng)計(jì)如圖1所示，且試驗(yàn)的次數(shù)逐年增加［4］。

圖1 歷年對各類開關(guān)設(shè)備檢修回路電阻測試情況

在實(shí)際的回路電阻測試過程中，常常會出現(xiàn)由于夾鉗與設(shè)備無法充分貼合而導(dǎo)致測量結(jié)果出錯(cuò)的問題，特別是在高處作業(yè)時(shí)進(jìn)行測量，夾鉗夾緊的難度會顯著增加?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)夾鉗開口與被測設(shè)備常常不匹配，導(dǎo)致試驗(yàn)接線效率低下，延長了停電時(shí)間和現(xiàn)場登高作業(yè)時(shí)間［5］。此外，傳統(tǒng)夾鉗的使用穩(wěn)定性差，使用傳統(tǒng)夾鉗對各類開關(guān)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，由于咬合面接觸面積不足，往往需要重復(fù)測量才能得出正確的數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率低，多次測量所耗時(shí)間巨大［6］。

為此，本文提出一種變電設(shè)備通用回路電阻測量接線鉗，其能夠?qū)ΜF(xiàn)有的傳統(tǒng)夾鉗進(jìn)行改進(jìn)升級，適配多種隔離開關(guān)各種部位測試要求。同時(shí)，提高回路電阻測試準(zhǔn)確率，創(chuàng)新增效加快回路電阻測試過程。

1 概況

傳統(tǒng)夾鉗的結(jié)構(gòu)如圖2所示，在日常使用過程中其暴露出許多問題。

圖2 傳統(tǒng)夾鉗

圖3 組裝成品

首先，傳統(tǒng)夾鉗存在著“咬不住”的問題。在進(jìn)行隔離開關(guān)動靜觸頭導(dǎo)電回路測量時(shí)，由于接線板和設(shè)備線夾的厚度較大，導(dǎo)致夾鉗的齒無法充分咬合，從而影響測量準(zhǔn)確性。此外，傳統(tǒng)夾鉗在夾持500、630、1000mm2導(dǎo)線或設(shè)備線夾時(shí)，由于開口較小，無法充分夾持被測部位，影響了測量過程。另外，對于多層矩形銅排連接接觸面和雙銅排搭接等厚度較大的被測物及一些不規(guī)則結(jié)構(gòu)的被測物，傳統(tǒng)夾鉗也無法適應(yīng)，常常導(dǎo)致無法正常使用。

傳統(tǒng)夾鉗還存在著“咬不準(zhǔn)”的問題。由于傳統(tǒng)夾鉗在使用過程中受到彈簧拉力的作用，并且鉗口采用鱷魚夾結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致接觸面不足或者無法破除表面氧化層等情況，從而影響測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，傳統(tǒng)夾鉗的咬合面接觸面積不足，往往需要重復(fù)測量才能得出正確的數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率低，多次測量所耗時(shí)間巨大。

因此，針對這些問題，亟須對傳統(tǒng)夾鉗進(jìn)行改進(jìn)以提高測量準(zhǔn)確性和和適應(yīng)性。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 鉗口部分

鉗口部分的設(shè)計(jì)需要考慮夾鉗的咬合面結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電片數(shù)量以及鍍層材料。

咬合面結(jié)構(gòu)部分是決定測量接觸面的關(guān)鍵，傳統(tǒng)夾鉗往往采用接觸面為平面的平面結(jié)構(gòu)和接觸面為一排排齒型的平齒式結(jié)構(gòu)，它們對于曲面和螺栓等不規(guī)則結(jié)構(gòu)接觸面不足。因此，本文采用接觸面為均勻分布的多個(gè)齒的多齒式結(jié)構(gòu)，無論是對粗糙平面、曲面還是螺栓部件，該結(jié)構(gòu)都能顯著提升接觸面積，保證夾鉗的優(yōu)良性能。

同時(shí)，通過模型模擬的方式模擬導(dǎo)電片數(shù)量選擇，采用14片導(dǎo)電片可以很好的兼顧鉗口部分的長度與重量。

根據(jù)調(diào)查分析，可以選出三種能夠滿足工具使用條件的鍍層材料，分別為鍍銀、鍍金與鍍鎳。鍍銀可以增強(qiáng)工具的導(dǎo)電性，但是鍍銀在一些高溫環(huán)境下可能會發(fā)生氧化，存在抗氧化性不足的問題。鍍金可以增強(qiáng)工具的抗氧化性和耐腐蝕性，但是鍍金的價(jià)格較高，并且在一些特殊環(huán)境下可能會發(fā)生化學(xué)腐蝕。鍍鎳是一種常用的金屬表面處理方法，具有優(yōu)良的耐磨性能和抗氧化性，可以提高工具的導(dǎo)電性，同時(shí)鍍層價(jià)格還相對便宜。因此，采用各方面性能優(yōu)秀的鍍鎳。

2.2 固定部分

固定部分主要考慮力學(xué)結(jié)構(gòu)和固定結(jié)構(gòu)。

力學(xué)結(jié)構(gòu)決定鉗口對被測部位的夾緊力，考慮外框彈簧和側(cè)面驅(qū)動兩種方案。分別通過模型模擬的方式模擬兩種方案對3種最常見的被測面即導(dǎo)電臂、接線板、導(dǎo)線的施力情況，可以得到表1。

表1 平均施力對比表

根據(jù)表1試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，外框彈簧方案具有更加充足的施力。同時(shí)，外框彈簧方案比側(cè)面驅(qū)動方案擁有更低的加工難度與成本。因此，采用更易實(shí)現(xiàn)的外框彈簧方案。

固定方式?jīng)Q定了夾鉗能否牢固鎖在被測體上，并在需要時(shí)輕松取下。常用的固定方式有卡銷與螺栓兩種形式，卡銷結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，成本低，使用方便；而螺栓使用較為繁瑣。因此采用卡銷結(jié)構(gòu)固定鉗口。

2.3 手持部分

手持部分主要考慮鉗型結(jié)構(gòu)和手持握把的選擇。

鉗型結(jié)構(gòu)部分有普通夾鉗式和考慮加裝升高桿的外部擴(kuò)展兩種方案。普通夾鉗式是支點(diǎn)在中間的常見的X型杠桿結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)模型模擬測試其作用力和開口寬度不滿足要求。外部擴(kuò)展結(jié)構(gòu)為V型杠桿結(jié)構(gòu)，支點(diǎn)在一邊，方便加裝如升高絕緣杠等插件。它具有較大的作用力和較長的開口寬度，滿足實(shí)際需求，因此選擇外部擴(kuò)展鉗型結(jié)構(gòu)。

夾鉗使用的順手與否離不開優(yōu)秀的手持握把設(shè)計(jì)，常見的手持握把結(jié)構(gòu)有木柄握把與絕緣膠皮握把兩種。通過耐壓試驗(yàn)得到，木柄握把的耐壓水平為3kV，而絕緣膠皮握把的耐壓水平大于8kV，同時(shí)絕緣膠皮握把的防滑性能更好，因此采用絕緣膠皮握把。

3 測試分析

在模擬現(xiàn)場對組裝完成的變電設(shè)備通用回路電阻測量接線鉗進(jìn)行了功能檢測試驗(yàn)，以檢查其組裝后各部件是否存在不協(xié)調(diào)、不契合的情況。研發(fā)小組人員模擬現(xiàn)場進(jìn)行了多次測量試驗(yàn)，通過測量回路電阻來驗(yàn)證升級夾鉗的高效測量功能。

為了滿足升級夾鉗在變電工作中正常使用，驗(yàn)證升級夾鉗的可靠性，小組成員在日常檢修工作中使用升級夾鉗與傳統(tǒng)夾鉗對各類電氣設(shè)備進(jìn)行回路電阻試驗(yàn)并記錄其失敗次數(shù)，結(jié)果如表2所示。

表2 測量隔離開關(guān)回路電阻失敗次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由上表可知，升級夾鉗在各種變電設(shè)備三相導(dǎo)電回路電阻測試的失敗次數(shù)均為0次，小于傳統(tǒng)夾鉗失敗次數(shù)，可靠性功能測試滿足目標(biāo)要求。

為了更直觀地評估升級夾鉗的性能，我們跟蹤記錄了5組小組人員各3次使用升級夾鉗測量回路電阻的時(shí)間，數(shù)據(jù)如表3所示。從表3中可以看出，測試時(shí)間由原來的平均21.63min降低到了平均5.93min。

表3 測試時(shí)間對比表

通過對比表格中的數(shù)據(jù)，我們可以得出結(jié)論：研制的變電設(shè)備通用回路電阻測量接線鉗在模擬現(xiàn)場測試中表現(xiàn)良好，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)高效測量功能。這種升級夾鉗的使用可以大大縮短測量回路電阻的時(shí)間，提高工作效率，為電力設(shè)備的維護(hù)和檢修提供了有力的支持，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語

本文研制的變電設(shè)備通用回路電阻測量接線鉗具有以下綜合效益：

（1）該工具的研發(fā)能夠提升檢修人員測量回路電阻的效率和準(zhǔn)確性，防止測量誤差帶來的質(zhì)量問題。同時(shí)，回路電阻測試儀升級夾鉗使用靈活方便、準(zhǔn)確度高減少重復(fù)測量，可以提高現(xiàn)場檢修工作效率，縮短設(shè)備的檢修時(shí)間，減小電網(wǎng)的輸送損失，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民用電需要，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（2）杜絕了普通的夾鉗工具結(jié)構(gòu)固定，對測量件表面咬合、摩擦帶來的磨損，提高檢修工藝質(zhì)量，同時(shí)活動期間現(xiàn)場使用12次，涉及110kV及以上線路15條，減少停電時(shí)間238min ，計(jì)算創(chuàng)造直接效益6589元。工具操作方便快捷，大大提高了勞動效率。

（3）減少用戶停電時(shí)間，提高用戶滿意度。檢修效率的提高，縮短電網(wǎng)停電時(shí)間，增加了電網(wǎng)供電的可靠性，滿足了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民的用電需求，對社會發(fā)展起了積極推動作用。