變電設備通用回路電阻測量接線鉗的研制

歐陽樹林 曾希皙 符 建 徐松齡 楊智強

（國網江西省電力有限公司贛州供電分公司）

0 引言

在電力系統變電設備中，各種開關設備可能會因為接觸面氧化、接觸緊固不良等問題導致回路電阻增大。當大電流流過時，接觸面會因接觸點的溫度過高而加速氧化，使得回路電阻進一步增加。如果這種情況持續下去，可能會引發嚴重事故［1］。因此，經常或定期對回路電阻進行測量有助于預防設備故障、保障電網安全穩定運行［2］。

為了準確測量設備的回路電阻，變電檢修專業人員通常會使用回路電阻測試儀進行測量［3］。經統計一個檢修試驗班年平均進行各類開關設備回路電阻測試次數之和大于500次，每次至少測試2遍以上進行效果對比，時間統計如圖1所示，且試驗的次數逐年增加［4］。

圖1 歷年對各類開關設備檢修回路電阻測試情況

在實際的回路電阻測試過程中，常常會出現由于夾鉗與設備無法充分貼合而導致測量結果出錯的問題，特別是在高處作業時進行測量，夾鉗夾緊的難度會顯著增加。現有的傳統夾鉗開口與被測設備常常不匹配，導致試驗接線效率低下，延長了停電時間和現場登高作業時間［5］。此外，傳統夾鉗的使用穩定性差，使用傳統夾鉗對各類開關設備進行試驗時，由于咬合面接觸面積不足，往往需要重復測量才能得出正確的數據，測試數據準確率低，多次測量所耗時間巨大［6］。

為此，本文提出一種變電設備通用回路電阻測量接線鉗，其能夠對現有的傳統夾鉗進行改進升級，適配多種隔離開關各種部位測試要求。同時，提高回路電阻測試準確率，創新增效加快回路電阻測試過程。

1 概況

傳統夾鉗的結構如圖2所示，在日常使用過程中其暴露出許多問題。

圖2 傳統夾鉗

圖3 組裝成品

首先，傳統夾鉗存在著“咬不住”的問題。在進行隔離開關動靜觸頭導電回路測量時，由于接線板和設備線夾的厚度較大，導致夾鉗的齒無法充分咬合，從而影響測量準確性。此外，傳統夾鉗在夾持500、630、1000mm2導線或設備線夾時，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則結構的被測物，傳統夾鉗也無法適應，常常導致無法正常使用。

傳統夾鉗還存在著“咬不準”的問題。由于傳統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構，這種結構容易導致接觸面不足或者無法破除表面氧化層等情況，從而影響測試數據的準確性。此外，傳統夾鉗的咬合面接觸面積不足，往往需要重復測量才能得出正確的數據，測試數據準確率低，多次測量所耗時間巨大。

因此，針對這些問題，亟須對傳統夾鉗進行改進以提高測量準確性和和適應性。

2 方案設計

2.1 鉗口部分

鉗口部分的設計需要考慮夾鉗的咬合面結構、導電片數量以及鍍層材料。

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

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

根據調查分析，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。鍍銀可以增強工具的導電性，但是鍍銀在一些高溫環境下可能會發生氧化，存在抗氧化性不足的問題。鍍金可以增強工具的抗氧化性和耐腐蝕性，但是鍍金的價格較高，并且在一些特殊環境下可能會發生化學腐蝕。鍍鎳是一種常用的金屬表面處理方法，具有優良的耐磨性能和抗氧化性，可以提高工具的導電性，同時鍍層價格還相對便宜。因此，采用各方面性能優秀的鍍鎳。

2.2 固定部分

固定部分主要考慮力學結構和固定結構。

力學結構決定鉗口對被測部位的夾緊力，考慮外框彈簧和側面驅動兩種方案。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電臂、接線板、導線的施力情況，可以得到表1。

表1 平均施力對比表

根據表1試驗結果數據，外框彈簧方案具有更加充足的施力。同時，外框彈簧方案比側面驅動方案擁有更低的加工難度與成本。因此，采用更易實現的外框彈簧方案。

固定方式決定了夾鉗能否牢固鎖在被測體上，并在需要時輕松取下。常用的固定方式有卡銷與螺栓兩種形式，卡銷結構簡單易于實現，成本低，使用方便；而螺栓使用較為繁瑣。因此采用卡銷結構固定鉗口。

2.3 手持部分

手持部分主要考慮鉗型結構和手持握把的選擇。

鉗型結構部分有普通夾鉗式和考慮加裝升高桿的外部擴展兩種方案。普通夾鉗式是支點在中間的常見的X型杠桿結構，具有結構簡單的優點，但經模型模擬測試其作用力和開口寬度不滿足要求。外部擴展結構為V型杠桿結構，支點在一邊，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，滿足實際需求，因此選擇外部擴展鉗型結構。

夾鉗使用的順手與否離不開優秀的手持握把設計，常見的手持握把結構有木柄握把與絕緣膠皮握把兩種。通過耐壓試驗得到，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

在模擬現場對組裝完成的變電設備通用回路電阻測量接線鉗進行了功能檢測試驗，以檢查其組裝后各部件是否存在不協調、不契合的情況。研發小組人員模擬現場進行了多次測量試驗，通過測量回路電阻來驗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夾鉗對各類電氣設備進行回路電阻試驗并記錄其失敗次數，結果如表2所示。

表2 測量隔離開關回路電阻失敗次數統計表

由上表可知，升級夾鉗在各種變電設備三相導電回路電阻測試的失敗次數均為0次，小于傳統夾鉗失敗次數，可靠性功能測試滿足目標要求。

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間，數據如表3所示。從表3中可以看出，測試時間由原來的平均21.63min降低到了平均5.93min。

表3 測試時間對比表

通過對比表格中的數據，我們可以得出結論：研制的變電設備通用回路電阻測量接線鉗在模擬現場測試中表現良好，達到了預期的目標要求，能夠實現高效測量功能。這種升級夾鉗的使用可以大大縮短測量回路電阻的時間，提高工作效率，為電力設備的維護和檢修提供了有力的支持，具有廣闊的應用前景。

4 結束語

本文研制的變電設備通用回路電阻測量接線鉗具有以下綜合效益：

（1）該工具的研發能夠提升檢修人員測量回路電阻的效率和準確性，防止測量誤差帶來的質量問題。同時，回路電阻測試儀升級夾鉗使用靈活方便、準確度高減少重復測量，可以提高現場檢修工作效率，縮短設備的檢修時間，減小電網的輸送損失，滿足工農業生產和居民用電需要，創造一定的經濟效益和社會效益。

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

（3）減少用戶停電時間，提高用戶滿意度。檢修效率的提高，縮短電網停電時間，增加了電網供電的可靠性，滿足了工農業生產和居民的用電需求，對社會發展起了積極推動作用。