瓷柱式斷路器回路電阻測試高空接線夾

廣東電網(wǎng)有限責任公司 黃 祥 植慶航 關(guān)喜升

目前的主流高空接線鉗的操作桿為拼接式結(jié)構(gòu)，在使用時候需要根據(jù)使用高度將操作桿逐節(jié)擰接，組裝過程耗時長、占用體積大、重量偏重，其牽引收緊用的鋼絲繩線徑僅1mm，在使用一段時間后會因腐蝕、老化等導(dǎo)致其機械強度下降，已出現(xiàn)過數(shù)次鋼絲繩被拉斷的情況。同時，此類高空接線鉗的鉗子只能作用于水平布置的接線板上，對于500kV 斷路器的豎直式接線板則無法使用。

本文將介紹一種新型的高空接線鉗，其操作桿使用伸縮式結(jié)構(gòu)，使用過程中無需組裝，體積相較于傳統(tǒng)接線鉗減小約50%，重量下降約30%。將鉗口收緊方式從拉緊式改為擰緊式，杜絕了鋼絲繩被拉斷的情況。將鉗子頭部設(shè)計為360°可調(diào)，進而可作用于各個不同角度安裝的接線板上。

1 斷路器

斷路器是能開斷、閉合和承載運行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時間內(nèi)承載、閉合和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流）的電器設(shè)備，通常也稱為開關(guān)。IEC 標準的定義是：所設(shè)計的分、合裝置應(yīng)能關(guān)合、導(dǎo)通和開斷正常狀態(tài)電流，并能在規(guī)定的短路等異常狀態(tài)下，在一定時間內(nèi)進行關(guān)合、導(dǎo)通和開斷。通常將額定電壓為3kV 及以上主要用于開斷或閉合電路的斷路器稱為高壓斷路器。在電力系統(tǒng)中，高壓斷路器同發(fā)電機、變壓器等一樣，都是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備。

在電網(wǎng)運行中，斷路器起到控制作用與保護作用，控制作用即根據(jù)電網(wǎng)運行要求，將一部分電氣設(shè)備及線路投入或退出運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)為冷、熱備用或檢修狀態(tài)；保護作用即當電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時，和保護裝置、自動裝置相配合，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，減少停電范圍，防止事故擴大。斷路器有4大功能：

導(dǎo)電。在正常的閉合狀態(tài)時應(yīng)為良好的導(dǎo)體，不僅對正常的電流，而且對規(guī)定的短路電流也應(yīng)能承受其發(fā)熱和電動力的作用，保持可靠地接通狀態(tài)；絕緣。相與相之間、相對地之間及斷口之間具有良好的絕緣性能，能長期耐受最高工作電壓，短時耐受大氣過電壓及操作過電壓；開斷。在開斷狀態(tài)的任何時刻，應(yīng)能在斷路器觸頭不發(fā)生熔焊的條件下，在短時間內(nèi)安全地閉合規(guī)定的短路電流。

關(guān)合。在閉合狀態(tài)的任何時刻，應(yīng)能在不發(fā)生危險過電壓的條件下，在盡可能短的時間內(nèi)安全地開斷規(guī)定的短路電流。而為了滿足斷路器導(dǎo)電的功能需求，防止斷路器在運行過程中因動靜觸頭間接觸不良導(dǎo)致流通的大電流在觸頭間引起發(fā)熱最終引起觸頭燒蝕，就需要定期開展斷路器的回路電阻測試工作，只有合閘回路電阻測試滿足要求的斷路器方可投入運行使用。因此，回路電阻測試是斷路器預(yù)防性試驗中最重要的試驗項目。

目前，變電試驗人員在110kV 及以上的瓷柱式斷路器回路電阻測試工作中仍存在一些困難，如：斷路器高度較高，人工安裝測試線夾時屬于高空作業(yè)，作業(yè)過程中有高空墜落的風(fēng)險；測試線重量較重，在高空操作時有將測試線扯斷的風(fēng)險；回路電阻測試屬于精密測試，對測試線夾的夾緊力及安裝位置存在很高的要求，測試過程中常常需要反復(fù)調(diào)整。因此，研制新型瓷柱式斷路器回路電阻測試線夾有著很強的實際意義。

瓷柱式斷路器是目前變電站戶外斷路器的主要類型，占斷路器總量的90%以上，其開斷元件放在絕緣支柱上，使處于高電位的觸頭、導(dǎo)電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。瓷柱式斷路器的導(dǎo)電部分位于斷路器的上瓷柱內(nèi)部，上瓷柱內(nèi)是斷路器的滅弧室，動、靜觸頭分合閘過程中產(chǎn)生的電弧在滅弧室內(nèi)完成熄弧過程。在滅弧室的上下兩端金屬法蘭處設(shè)置有接線掌，設(shè)備安裝時將一次導(dǎo)線的接線夾固定至滅弧室兩端的接線掌上，則在斷路器合閘后，一次電流從上接線掌流入再流通至動靜觸頭，最后從下接線掌流出，故上接線掌--＞動靜觸頭--＞下接線掌即為斷路器的導(dǎo)電主回路。

圖1 戶外瓷柱式斷路器結(jié)構(gòu)示意圖

在進行回路電阻測試時，紅、黑測試線夾需分別安裝于上、下接線掌，使測試電流流過主導(dǎo)電回路，同時測量上、下接線掌間承受的電壓，即可用電壓除以電流計算得出斷路器的回路電阻值。

測試過程中需注意，因正常的斷路器回路電阻值僅為30～60μΩ，測試時若測試線夾安裝不到位夾緊力不足、線夾安裝位置存在氧化層等，均會導(dǎo)致測量結(jié)果明顯偏大，故測量過程中常需數(shù)次調(diào)整測試線夾，使接線夾夾得更緊，或需將過厚的氧化層刮掉。項目研制的新型瓷柱式斷路器回路電阻測試線夾，需具備可調(diào)節(jié)測試線夾夾緊力及便于在高空中調(diào)節(jié)測試線夾這兩項功能。

瓷柱式斷路器需定期開展合閘回路電阻測試工作，根據(jù)電壓等級的不同，斷路器回路電阻測試點的架設(shè)高度在5～10米之間。目前測試的方法主要為使用對接下拉收緊式的高空接線鉗，將測試線安裝在接線鉗頭部后，將鉗子上舉，使得接線鉗頭部開口套接至開關(guān)接線板處，作業(yè)人員再手動下拉操作桿將鉗口收緊后進行測試。

圖2 常規(guī)110kV 干式電流互感器外觀

2 新型高空接線鉗的結(jié)構(gòu)與使用方法

本文介紹的新型高空接線鉗是一種伸縮式頭部可調(diào)的擰緊式高空接線鉗，使用時無需組裝操作桿，且頭部可360°自由調(diào)節(jié)，對不同安裝角度的斷路器接線板均可使用。

2.1 操作桿結(jié)構(gòu)

使用多節(jié)伸縮式絕緣桿作為主體，完全收縮狀態(tài)下桿長約為1.6m，使用的時候可逐節(jié)拉伸，每節(jié)拉伸至一定長度后用卡扣固定，如果需要縮回只需手動將卡扣按下即可收回桿體。桿體頭部處為可拆卸結(jié)構(gòu)，通過梅花卡槽，將鎖緊螺絲松開即可調(diào)節(jié)鉗頭角度，選取好角度后將鎖緊螺絲收緊即可固定住鉗頭。

2.2 鉗頭結(jié)構(gòu)

鉗頭的基座部分為鑄鐵材質(zhì)，在基座底部設(shè)計有一圈梅花凹槽，用于將基座安裝于操作桿上并可進行角度調(diào)節(jié)[1]；將一可拆頭安裝于基座內(nèi)，用軸銷卡死，桿頭主體則安裝于可拆頭內(nèi)用兩顆限位螺絲鎖緊。

鉗頭主體中心為一M12螺桿，螺桿頂部設(shè)置安裝螺孔，用M6的大頭螺絲穿過線夾上壓板的安裝孔后擰至安裝螺孔，其中M6螺絲的螺桿直徑略小于上壓板安裝孔的直徑，保證了螺桿可自由轉(zhuǎn)動的同時上壓板不會脫出。下壓板的安裝孔為螺紋結(jié)構(gòu)，與M12螺桿匹配。下壓板中設(shè)置有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿穿過上壓板以保證上下壓板始終平行，并使得旋轉(zhuǎn)操作桿時下壓板能夠上升或下降以實現(xiàn)線夾的收緊與放松。

上下壓板的尾部設(shè)置有蝶形螺絲，用于將回路電阻測試線連接至鉗頭。蝶形螺絲的設(shè)置則保證了用手擰緊即可擁有足夠的夾緊力，無需額外使用工具；在上壓板后部兩側(cè)設(shè)置有限位條，用于接線夾在高空擰緊過程中卡住設(shè)備的接線掌，防止鉗頭在擰緊過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn)；上下壓板設(shè)置有壓舌，壓舌后分別設(shè)置有3枚壓緊彈簧以增強線夾的夾緊力，產(chǎn)品的設(shè)計夾緊力為50～60N[2]。

尺寸方面，壓板總長度140mm、壓舌總長度89mm、壓舌有效長度約68mm、線夾的最大張開寬度為30mm。

為方便理解，本發(fā)明的安裝使用示意圖如圖3所示，圖中1～12依次為：1伸縮式絕緣操作桿、2鉗頭安裝螺絲、3鉗頭安裝基座、4可拆頭、5M12組螺桿、6M6大頭螺絲、7下壓板、8上壓板、9導(dǎo)向桿、10接線螺絲、11限位條、12壓舌。

圖3 新型高空接線鉗結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 使用方法

接線板水平方向使用。首先將回路電阻測試儀的測試線安裝至鉗頭的蝶形螺絲處，之后根據(jù)斷路器接線掌的厚度，預(yù)先調(diào)整好接線鉗的開口寬度至略大于接線掌的厚度，以保證接線鉗開口能夠套入至接線掌處。之后由1～2人操作，伸長操作桿，將接線鉗口套至測量點，順時針旋轉(zhuǎn)操作桿使下壓板上升夾緊測量點。在斷路器斷口兩側(cè)接線掌處均安裝到位后即可進行測量。待測量完成后，逆時針旋轉(zhuǎn)操作桿即可松開接線鉗。

接線板垂直方向使用。500kV 戶外瓷柱式斷路器的接線掌為垂直布置，使用時首先將上下壓板調(diào)整至閉合夾緊位置，再通過操作桿頭部的梅花槽調(diào)整鉗口角度至垂直向下，安裝好回路電阻測試線后，伸長操作桿至測量位置，使鉗口對準接線板，下拉操作桿則接線板會通過接線鉗頭壓舌的前段弧形口滑入壓舌中，通過夾緊彈簧的作用，保證測試所需的夾緊力[3]。待測試完成后，只需垂直上推操作桿即可將接線鉗取出。

3 新型高空接線鉗的優(yōu)點

新型高空接線鉗的操作桿部位使用伸縮式絕緣操作桿，相較于對接式絕緣操作桿總體體積減小約50%，使用時無需逐級對接，可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)操作桿長度，操作難度低，操作時長下降約70%；接線鉗頭部角度可調(diào)，使其能夠適用于水平式、垂直式甚至斜角度方向的斷路器接線板，而傳統(tǒng)高空接線鉗僅能測量水平方向的接線板，適應(yīng)性更強；可通過旋轉(zhuǎn)操作桿調(diào)節(jié)線夾開口松緊進而調(diào)節(jié)夾緊力，同時線夾內(nèi)設(shè)置有壓舌與助力彈簧，可進一步增大夾緊力、減小測量誤差，且避免了傳統(tǒng)高空接線鉗在下拉收緊過程中用力不當或鋼絲老化進而拉斷鋼絲的風(fēng)險。

目前500kV 瓷柱式斷路器回路電阻測試方式為試驗人員乘坐高空作業(yè)車升至斷路器接線板位置處手動安裝測試線夾。從高空作業(yè)車就位至一相測試線夾安裝完畢，耗時約15分鐘，且作業(yè)人員乘坐于吊籃內(nèi)，存在高空墜落的風(fēng)險。而使用此新型高空接線鉗進行回路電阻測試，一相測試線夾安裝完成耗時僅1分鐘，且作業(yè)人員可站立于地面進行操作，杜絕了高空墜落的風(fēng)險。

此新型高空接線鉗開創(chuàng)性地在高空接線鉗上壓板后部兩側(cè)設(shè)置了兩塊限位塊，在順時針旋轉(zhuǎn)手柄進行收緊作業(yè)的過程中，限位塊的阻隔能夠有效地將接線鉗頭部限制于安裝位置處，不會如傳統(tǒng)高空接地線夾般在旋轉(zhuǎn)手柄過程中因頭部無卡阻而導(dǎo)致整個接線夾頭部旋轉(zhuǎn)最終脫離設(shè)備，進而避免了試驗人員在將高空接線鉗伸長至高空后，旋轉(zhuǎn)手柄過程中接線鉗不慎從設(shè)備處脫離，接線鉗重心不穩(wěn)使得試驗人員支撐不住高空接線鉗，最終高空接線鉗從高空墜落砸壞設(shè)備甚至砸傷人的風(fēng)險；新型高空接線鉗的各安裝螺絲均設(shè)置了蝶形把手，試驗人員可直接手動進行拆裝而無需借助工具，工作效率得到進一步提升。

4 結(jié)語

回路電阻是斷路器最重要的性能參數(shù)之一，回路電阻測試是斷路器預(yù)防性試驗的主要項目，若斷路器在回路電阻不合格情況下運行甚至?xí)杏|頭燒蝕引起爆炸的風(fēng)險，故對斷路器回路電阻測試技術(shù)的研究有著重大的意義。目前該新型高空接線鉗仍存在操作費力、重量偏大等缺點，其結(jié)構(gòu)的改進優(yōu)化仍需要進一步的研究。