帶電更換直過式電能表計量接線盒的研發(fā)

霍北季 李嘉輝 吳健良

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門 529000）

0 引言

根據(jù)電力系統(tǒng)用電客戶的計量裝置標(biāo)準(zhǔn)配置要求，用電客戶容量大于等于10 kVA、小于50 kVA采用三相四線電能表（1.0級普通三相電子電能表、1.0級普通三相載波電能表或2.0級三相感應(yīng)式長壽命電能表）。目前，江門供電局使用的三相四線直過式電能表型號規(guī)格為DTSK545-Z，有功脈沖常數(shù)為400 imp/（kW·h），有功等級為1，無功脈沖常數(shù)為400 imp/（kvar·h），無功等級為2.0級，電壓、電流規(guī)格為3×220/380 V、3×5（80）A。三相四線直過式電能表不需要接入電流互感器，由于負(fù)荷電流大，導(dǎo)線截面積比較大，在故障或輪換時，工作人員需要在斷開三相四線直過式電能表下級負(fù)荷總開關(guān)情況下進(jìn)行帶電或全停電狀態(tài)下更換（三相四線直過式電能表位于低壓負(fù)荷總開關(guān)前）。斷開負(fù)荷總開關(guān)情況下進(jìn)行三相四線直過式電能表帶電更換時，由于導(dǎo)線線徑、纏繞方向、開皮導(dǎo)線長度、電能表接線端子孔徑等可能導(dǎo)致拆出和接入時存在安全隱患，因此運(yùn)維人員多數(shù)選擇在全停電狀態(tài)下更換。現(xiàn)有的帶電更換電能表裝置以輔助工具為主[1]，缺少帶電更換直過式電能表的技術(shù)工具。本文根據(jù)三相四線直過式電能表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用插拔式端子，為三相四線直過式電能表的安裝接線方式提供了一個新的方向。

1 背景技術(shù)

停電更換三相四線直過式電能表的難點(diǎn)、痛點(diǎn)：

1）與用電客戶協(xié)商停電時間，遇到交通燈和養(yǎng)殖戶等類用電客戶需協(xié)調(diào)一致；

2）停電期間用戶無法正常生產(chǎn)用電；

3）停電更換三相四線直過式電能表到恢復(fù)供電時間較長；

4）用電客戶停電需操作桿塔高壓設(shè)備，設(shè)備停電復(fù)雜煩瑣，特別是在舊設(shè)備上操作，易引發(fā)其他故障發(fā)生，從而導(dǎo)致恢復(fù)用電時間較長。

帶電更換三相四線直過式電能表的難點(diǎn)、痛點(diǎn)：

1）用電客戶低壓負(fù)荷總開關(guān)停電，停電期間用戶無法正常生產(chǎn)用電；

2）拆線時須根據(jù)導(dǎo)線線徑、纏繞方向、開皮導(dǎo)線長度、螺栓壓接情況進(jìn)行絕緣包扎；

3）接線時將絕緣包扎解封，導(dǎo)線線徑、纏繞方向、開皮導(dǎo)線長度、螺栓壓接情況等可能導(dǎo)致新更換后電能表接線端子孔難以插入，需用絕緣膠鉗整理導(dǎo)線線徑后才可插入三相四線直過式電能表接線端子孔，導(dǎo)線截面無法插入三相四線直過式電能表接線端子時需剪斷部分導(dǎo)線[2]；

4）三相四線直過式電能表接線端子相間距離8mm。

以上幾點(diǎn)均會導(dǎo)致在三相四線直過式電能表帶電更換過程中拆接線時存在安全隱患，容易誤觸碰鄰近帶電導(dǎo)線造成短路或觸電事故發(fā)生。

2 技術(shù)方案

本文所述帶電更換直過式電能表計量接線盒，能夠在用電客戶不停電的情況下更換三相四線直過式電能表，避免造成用電客戶停電而無法生產(chǎn)的情況。帶電更換直過式電能表計量接線盒能有效避免安全隱患，快速安全地更換故障或輪換的三相四線直過式電能表。

2.1 設(shè)計要求

1）符合國標(biāo)GB 4706.1—2005《家用和類似用途電器的安全第1部分：通用要求》要求的電線負(fù)荷溫度長期工作電流允許值：每平方厘米為5～8 A[3]。2）更換三相四線直過式電能表時無須斷電。3）端子插入電能表時能夠?qū)崿F(xiàn)電流、電壓的連通。4）拔出電能表時，能夠自動實現(xiàn)電流、電壓的斷開。5）確保在插拔瞬間無電流開路、相間短路等安全隱患發(fā)生。6）確保無裸露帶電端子，能有效隔離帶電部位[4]。

帶電更換直過式電能表計量接線盒如圖1所示，其重點(diǎn)是接線端子部分，各相直過式電能表計量接線盒接線端子分為三個連接部分，下面將以A相接線端子輸入端和輸出端為例作說明。

2.2 端子的接入端設(shè)計

直過式電能表計量接線盒A相入、出線接線端子上部由圓柱頭組成，采用直徑為6.5 mm的實芯銅材料，長度為55 mm，橫截面積為33.17 mm2。根椐國標(biāo)GB 4706.1—2005，電線負(fù)荷溫度長期工作電流允許值為每平方厘米為5～8 A，因此可允許通過最大電流值265.36 A，直過式電能表基本電流和最大工作電流為5 A和80 A，265.36 A遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電能表最大工作電流80 A，完全滿足負(fù)荷長期工作電流要求。三相四線直過式電能表接線端子頭深度為23 mm，孔徑為8 mm，A相入線端與A相出線端相間距離為7 mm，故新研制的直過式電能表計量接線盒的圓柱頭接線端子與三相四線直過式電能表接線端子深度、孔徑相匹配，間距相符，接觸位置、面積、螺栓壓接等符合要求。因此，接有直過式電能表計量接線盒的三相四線直過式電能表能快速裝拆，節(jié)省裝拆時間，且牢固穩(wěn)定可靠。

2.3 端子的連片設(shè)計

直過式電能表計量接線盒A相入、出線接線端子中部為橢圓柱體：內(nèi)部中空，上部形狀為梯形面；橢圓柱采用直徑為11 mm的銅材料，梯形面面積為8 mm×20 mm，上端間距10 mm鉆有直徑為6 mm的兩個螺栓孔，靠圓柱頭側(cè)孔為可插入空心圓柱。下側(cè)螺栓孔位插有一塊并聯(lián)連接片，可調(diào)節(jié)至A相出線端位置（橢圓柱體梯形面）進(jìn)行連接。并聯(lián)連接片參數(shù)為：32 mm×8 mm×3 mm，在左邊距一側(cè)5 mm往右側(cè)處有6 mm長孔（并聯(lián)連接片連接A入、A出），另一側(cè)為開口6 mm叉形。并聯(lián)連接片橫截面為24 mm2，根椐國標(biāo)GB 4706.1—2005，電線負(fù)荷溫度長期工作電流允許值為每平方厘米為5～8 A，因此可允許通過最大工作電流為192 A，192 A遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三相四線直過式電能表最大工作電流80 A，完全滿足三相四線直過式電流表所規(guī)定的負(fù)荷工作電流要求，且滿足并聯(lián)連接片負(fù)荷工作電流要求。在正常運(yùn)行時，三相四線直過式電能表A相入、出并聯(lián)連接片叉口型開孔處于打開位置，由左邊距一側(cè)長孔（并聯(lián)連接片連接A入、A出）螺絲緊固，并聯(lián)連接片在斷開狀態(tài)。

2.4 端子的插拔功能設(shè)計

A相入、出線接線端子下部由橢圓柱體及梯形面組成，采用直徑為11 mm的銅材料，鉆有深度為25 mm、直徑為8 mm的孔，為導(dǎo)線插入端，上方梯形面鉆有兩直徑為5 mm的圓柱螺孔用于緊固導(dǎo)線，A相導(dǎo)線插入端分為入線和出線。

其中，接線端子圓柱頭下端裝入彈簧，彈簧上部套有絕緣膠管。整體接線端子及彈簧、膠管裝進(jìn)一個接線盒內(nèi)，接線盒上端兩邊設(shè)卡位，接線端子圓柱頭絕緣膠管在三相四線直過式電能表拔出時在彈簧拉伸作用下彈出，覆蓋接線端子銅圓柱頭上部，起絕緣保護(hù)作用，避免安全隱患發(fā)生。三相四線直過式電能表在插入時又將絕緣膠管及下部彈簧壓縮，緊固三相四線直過式電能表接線端子兩螺絲，完成三相四線直過式電能表裝拆。接線盒兩邊上下各有安裝螺絲孔，接線盒兩邊中間為接線盒蓋螺絲孔位置，裝拆封印方便、易維護(hù)，采用透明塑料，一目了然。絕緣膠管制作時加入15%ABS黑色阻燃V0、環(huán)保高光面改性塑料原料顆粒阻燃V1、V2。在松開三相四線直過式電能表接線端子螺栓時，由于并聯(lián)連接片已將大部分電流分流通過，這時還有小部分電流流經(jīng)三相四線直過式電能表，在拔出三相四線直過式電能表時產(chǎn)生的小火花在絕緣膠管作用下迅速熄滅。因此，絕緣膠管一方面能防止在三相四線直過式電能表拔出后和接入時計量接線盒上部圓柱體端子帶電造成安全隱患，另一方面又能防止三相四線直過式電能表拔出時產(chǎn)生小火花。絕緣膠管底部彈簧可做成不連通一個回路開口狀，以避免渦流產(chǎn)生。絕緣膠管、彈簧、直過式電能表計量接線盒上部圓柱體端子三者相互配合，使得三相四線直過式電能表插入計量接線盒時接觸深度、接觸面積符合要求，安全性能良好。三相四線直過式電能表蓋剛好與計量接線盒上部相適應(yīng)，起到了防止竊電的作用。

3 具體實施方式

如用電客戶計量裝置電能表在新裝、增減容時或由于其他因素已接入直過式電能表計量接線盒，當(dāng)三相四線直過式電能表有故障或到期輪換時，利用直過式電能表計量接線盒進(jìn)行操作，接線圖如圖2所示。

使用接線盒進(jìn)行三相四線直過式電能表帶電更換的流程如圖3所示，具體如下：

圖3 接線盒應(yīng)用后更換表計流程圖

1）運(yùn)維人員確認(rèn)待更換的三相四線直過式電能表的運(yùn)行狀況及接線，記錄原電能表的當(dāng)前電量表碼；選用同型號的經(jīng)校驗合格的三相四線直過式電能表。工作前檢查所需工器具齊全，防護(hù)用具齊全可靠。

2）辦理書面布置記錄票，工作開始。

3）打開三相四線直過式電能表計量接線盒蓋，利用接線盒中部每相接線端子并聯(lián)連接片（圖1中A入、A出接線端子中部并聯(lián)連接片），并聯(lián)連接片由一側(cè)長孔向叉口型開孔插入螺栓中（將A入、A出并聯(lián)連接片由原來斷開狀態(tài)改接為連接），再將螺栓緊固，也就是使并聯(lián)連接片實現(xiàn)良好連接。

4）每相圓柱孔插入短接線（A相入、出線短接；B相入、出線短接；C相入、出線短接；N相入、出線為同一端子），由于并聯(lián)連接片或短接線將每相入、出端子連接，負(fù)荷從最短距離經(jīng)過，因此三相四線直過式電能表每相進(jìn)線負(fù)荷轉(zhuǎn)移到每相并聯(lián)連接片或短接線上，此時三相四線直過式電能表無負(fù)荷經(jīng)過，可由三相四線直過式電能表顯示屏觀察到電流或現(xiàn)場鉗表測得電流數(shù)據(jù)。

5）將三相四線直過式電能表三相接線端子每相進(jìn)、出線螺絲松開（N相接線端子同樣松開），松開螺絲后可直接拆出三相四線直過式電能表，更換新的三相四線直過式電能表后，緊固三相四線直過式電能表接線端子每相接線入、出端子螺絲（N相接線端子同樣緊固）。由于直過式電能表計量接線盒上部圓柱體形接線端子與電能表接線端子距離及插入深度相匹配，因而可以做到快速更換，安裝牢固。

6）安裝完成后把直過式電能表計量接線盒每相并聯(lián)連接片螺栓松開，拔動并聯(lián)連接片到原來斷開位置再進(jìn)行螺栓緊固或每相圓柱孔拔出短接線（A相入、出線短接線拔出；B相入、出線短接線拔出；C相入、出線短接線拔出），此時新接入的三相四線直過式電能表所有電流、電壓都在內(nèi)部線圈作用下恢復(fù)到正常計量運(yùn)行狀態(tài)，由此完成了三相四線直過式電能表快速更換操作，縮短了停電時間。

7）完成三相四線直過式電能表的更換，辦理工作終結(jié)，新表計正常投入運(yùn)行。

帶電更換直過式電能表計量接線盒兩邊卡位可設(shè)置唯一可接入三相四線直過式電能表尺寸，避免誤插入其他不相符表計。在三相四線直過式電能表故障或到期輪換時，裝拆過程中通過拔出端子，絕緣膠管在彈簧的作用下將三相四線直過式電能表計量接線端子圓柱頭包裹，因此有效隔離了帶電部位，避免了安全事故的發(fā)生。三相四線直過式電能表在插入時，將計量接線盒接線端子圓柱頭部絕緣膠套管往下壓，并將彈簧壓縮，起到安全防護(hù)作用。三相四線直過式電能表在裝拆過程中不需駁接線或裁剪導(dǎo)線，也不需將拆出帶電導(dǎo)線進(jìn)行絕緣包裹或重新壓接，只需在計量接線盒上將并聯(lián)連接片連接或斷開，把相應(yīng)的三相四線直過式電能表每相入、出線接線端子螺絲松、緊，即可完成拔出和插入，從而完成電能表的裝拆工作，有效縮短了現(xiàn)場作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率，排除了安全隱患。

4 結(jié)束語

對于計量裝置采用三相四線直過式電能表的用電客戶，安裝直過式電能表計量接線盒后，在運(yùn)維過程中，只需將計量接線盒的并聯(lián)連接片連接，便可實現(xiàn)三相四線直過式電能表的負(fù)荷轉(zhuǎn)移以及電能表裝拆，為三相四線直過式電能表的安裝接線提供了一個新的方式，實現(xiàn)了用電客戶的不停電。直過式電能表計量接線盒能夠滿足電網(wǎng)企業(yè)對現(xiàn)有電能計量裝置的要求，防止運(yùn)維人員誤操作，有利于提升現(xiàn)場運(yùn)維工作的安全可靠性，提高用電服務(wù)質(zhì)量，滿足客戶持續(xù)用電的需求，減少因更換三相四線直過式電能表停電對用戶正常生產(chǎn)、生活帶來的影響，真正體現(xiàn)了公司作為服務(wù)型企業(yè)秉持的“為客戶創(chuàng)造價值”的服務(wù)理念，給客戶帶來了用電從優(yōu)從穩(wěn)的效益。