三相直接式電能表在不停電連續計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

用于貿易結算的電能表屬強制檢定儀表之一。根據國家質量技術監督局對強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，傳統上必須短時停電實施。當前我們創新推出的三相直接式電能表不停電連續計量的裝置，就是在不影響用戶正常用電的狀態下進行電能表更換，且在更換過程中可實現不停電、不中斷計量，不影響用戶的正常用電。

1 不停電連續計量換表工作原理

三相直接式電能表不停電連續計量換表裝置的工作原理（圖1）：先將裝置的進線電源輸入側用專用的穿刺線夾，按相色及順序逐一將舊表進出線和中性線接入三相電能表不停電連續計量專用裝置內，裝置具有安全檢測電路，當檢測信號正常后，在裝置表位1上安裝好新表，同時合上開關K1。此時，新、舊表并聯運行，用戶電量分別被新表、舊表同時計量，其總電量為新表與舊表計量電量之和。

圖1 不停電連續計量換表裝置工作原理

此時，在原始表位按安全措施和安全程序帶電拆下舊表，并將舊表轉移安裝到裝置上的迭代表位2，此時，新表在裝置上承擔了全負荷獨立計量運行。操作裝置表位2對應的控制開關K2，又一次實現了新、舊表在三相電能表不停電連續計量專用裝置上的帶負荷并聯運行。通過裝置上的控制開關切除新表電源，從而使舊表在裝置上再次承擔了全負荷獨立計量運行。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，此時新舊二表又進行了最后一次并聯運行。此時，新表已經安裝到位，操作裝置K2控制開關，切除舊表電源，此時新表進入全負荷獨立計量狀態。拆除裝置與穿刺線夾的連線，宣告電能表不停電連續計量換表結束。

2 不停電連續計量換表的安全分析

穿刺線夾的原理和安全要求。穿刺線夾是一個以絕緣材料包覆的、內部為“U”形銅質導電體，在導體上有兩顆錐體螺絲和一個帶螺紋的接插件（圖2）。將其卡夾在帶絕緣層的帶電導線上，分別旋下兩個錐體螺絲，使之刺破導線絕緣層與金屬導線可靠接觸，達到該穿刺線夾銅塊與導線導體等電位，實現帶電取電的目的。由于是帶電安裝，操作人員必須按低壓帶電安全操作規程做好安全防范措施，同時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/通斷測量儀器進行測量，確認其穿刺連接成功。

圖2 穿刺線夾

帶電穿刺駁接的安全措施。不停電連續計量裝置與穿刺線夾的駁接端子，是一個帶有絕緣安全帽的特殊螺紋接插件，它的特殊結構是這個安全絕緣帽有兩個作用，一是保護插件本身的接頭導體；二是為帶電拆下電能表對應的進/出線時及時將裸露的導體套住，并旋接在相應穿刺線夾上。這樣就有效解決了在帶電操作中的安全絕緣問題。

不停電換表連續計量裝置錯接線報警及控制開關閉鎖電路。（圖4），是在控制開關未閉合時，準備接通電能表各相進出線時呈開路狀態。由于運行中的電能表各相進出線趨于等電位狀態，它們之間電位差很小（毫伏級）。一旦發生錯誤接線，裝置測得的電壓很高（線電壓或相電壓），于是馬上動作，閉鎖控制開關合閘脫扣機構，致使控制開關不能閉合，同時發出聲光報警信號。提醒現場操作人員排除錯誤接線，直至聲光報警信號自動解除及控制開關閉鎖解除后，方能進入正常的工作狀態。從而保障了因為錯誤接線引起的短路故障。

不停電換表連續計量裝置的迭代表位的安全防護。不停電換表連續計量裝置上具備兩組相同的迭代表位，控制開關1和控制開關2分別控制表位1和表位2的電源。在表位1和表位2上，分別設置傳感器1和傳感器2，它們主要功能是檢測表位上是否有表，如果沒有表安裝在觸頭上，傳感器信號會閉鎖相應的控制開關脫扣機構，控制開關是無法合閘的。從而保證了裸露的迭代表位觸頭不帶電，有效避免現場操作人員誤操作發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 錯誤接線及表位檢測報警控制示意圖（三相電能表其中一相）

不停電換表連續計量裝置安全工作參數分析。不停電換表連續計量裝置在正常工作中的指示儀表參數，反映了裝置在正常工作時的各相相電壓、相電流的具體數值，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。若發現異常，則不能進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

不停電換表連續計量裝置在現場帶電操作中，操作程序至關重要，由于我們是不停電連線計量換表，操作過程是一個新舊電能表相互交集的連續過程。所以，在操作程序上是嚴格按其并聯迭代法則的。如果不按程序操作，可能會發生短時停電問題，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：

檢查現場安全環境，判斷電能表的接線、間距是否可以適應穿刺線夾的規格范圍和空間；按安全要求安裝穿刺線夾；用專用“電壓/通斷”儀器檢測穿刺線夾是否全部安裝到位；檢查不停電換表連續計量裝置上的控制開關均在斷開（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），再按順序逐相對應駁接；檢查不停電換表連續計量裝置的工作狀態指示，應在正常工作狀態；將新表安裝在裝置迭代表位1，合上（ON）控制開關K1，此時對應表位1的顯示儀表顯示表位1的各相電壓、電流參數，應在正常范圍之內。

從電能表左側開始逐相進出線逐一帶電拆除，拆下一根必須用對應的駁接頭上卸下來的絕緣套旋套在裸露的導線上，使其良好絕緣。這樣拆一根、套一根，直至將舊表拆除。此時拆下的線頭均有專用絕緣旋套保護，不會造成短路或接地；將拆下的舊表安裝至不停電換表連續計量裝置的表位2，合上（ON）控制開關2，對應表位2的電壓電流參數顯示正常后，斷開（OFF）裝置表位1控制開關，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出線安裝接線，須打開一個絕緣帽安裝一個。為防止接錯，在接線和準備插入的電能表接線孔間用一低內阻電壓表測量兩者間電壓，應低于100V（寄生回路分壓）方可接入。若測得220V 或380V 則說明接線有誤，堅決不能接入從而保障概率極低的錯接線引起的安全隱患。

切斷（OFF）控制開關2電源，取下舊表，拆除不停電換表連續計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，打上封印，不停電連續計量換表宣告結束。

結論：不停電換表連續計量裝置，是最新研發的新產品。它開辟了不停電、連續計量的先河。由于是不停電帶負荷的工作狀態，操作的安全可靠是我們要研究的核心問題。只要嚴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計量換表是安全可靠的。