一种新型电能表电压取样端头的应用

董寒宇，葛晓蕾

（1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；2.湖州电力局，浙江 湖州 313000）

电能表的现场校验是考核电能计量装置实际运行状况下的计量性能，保证电能计量装置在运行状态下准确计量的有效手段。现场校验采用的是直接比较法，即采用校验仪和被测电能表相连，利用校验仪中的标准电能表和被测表的运行脉冲数直接比较后获得。

为保证校验质量，在电能表现场校验过程中，校验仪需要通过电压取样端头从电能表或联合接线盒上取得其工作电压。目前，较为传统的方法是采用鳄鱼夹作为电压取样端头，利用鳄鱼夹住电能表或联合接线盒的电压螺丝后获取电压。但在实际使用中，鳄鱼夹型电压取样端头也有不足，为此设计了新型电压取样端头，替代鳄鱼夹型电压取样端头。

1 传统电压取样端头及其缺点

传统电压取样端头均采用鳄鱼夹，使用时外面需要套绝缘套，材料一般为纯铜、铁镀镍、铁镀锌、铁镀铜或不锈钢。用鳄鱼夹作为电压取样端头，使用方便，只需将其夹在电压螺丝上即可。

由于电能表通常都装在离地一定高度的位置，而校验仪则放在地面上。测试线一般比较长，大约1.5 m左右。因此利用鳄鱼夹夹住电压螺丝时，取样端头受到测试线重力的作用，导致其在夹住后容易脱落。鳄鱼夹脱落后，其金属部分一旦接触到其他回路，就可能造成短路，烧坏TV（电压互感器）的高压熔丝甚至会损坏设备，造成保护误动。

在一次大用户变电所表计的现场校验中，发生了一起电压回路弧光短路事件，造成电能表端钮盒、联合接线盒以及校验仪的电压取样端头全部烧毁，所幸人员并未受伤。经事后调查发现，造成电压回路短路的原因为：校验时由于电压取样端头在测试时自行脱落，其金属裸露部分触及电能表端钮盒内的电流端子造成二次回路电压弧光短路。又如在35 kV东林变现场校验时由于取样端头脱落后触及其他带电设备，造成电压二次回路短路，导致TV侧高压熔丝管熔断。可见传统电压取样端头在试验中的频繁脱落，不但影响工作效率，还会造成极大的安全风险。

而在日常的现场电能表校验中，发生电压取样端头脱落的现象比较频繁。表1是湖州电力局计量中心在2009年的1—6月现场校验时鳄鱼夹脱落次数的统计。

表1 鳄鱼夹脱落次数

2 新型电压取样端头研制

2.1 取样位置选择

现场校验时，电压取样可以从电能表电压螺丝和联合接线盒的电压回路中获得。电能表电压螺丝的样式过于简单，而且螺丝之间的分布过于紧密，空间过于狭小不利于电压取样端头进行取样。联合接线盒装设在端子排和电能表之间，主要用于带负荷情况下回路切换或现场检验电能表，能确保人身操作安全，提高现场工作效率。其电压回路则是由铜柱、螺丝和中间开有长方形槽的电压搭片组成，操作空间和电能表电压螺丝处相比更为宽敞，因此新型电压取样端头的取样位置确定为联合接线盒比较合适。

2.2 结构设计

新型电压取样端头根据电压搭片中间开有长方形槽的特殊形式，同时考虑到测试线的重力作用，端头的前部设计成了比槽尺寸略小的长方形别头，在别头后部装上弹簧，使用时只要把别头顺着中间槽的形状插入后，往前推，然后转90°，由于有弹簧的存在，以及测试线带来的拉力，别头就牢牢的卡在槽里，很难脱落。为方便操作，端头应设计成曲柄形式。取样端头以及联合接线盒电压搭片的样式见图1。

图1 取样端头以及联合接线盒电压搭片的样式

整个端头可以分为别头、压紧片、弹簧、针头和套管5个部分，见图2。其中针头外面套上压紧弹簧后，将别头和压紧片连接在一起，构成了取样端头的主要部分，而套筒则用来和测试线连接。由于别头是要穿过电压搭片槽的，别头必须比中间槽要小，因此对于别头的尺寸要求严格。对目前常用的几个品牌联合接线盒进行调查后，最终确定别头尺寸为长7 mm、宽3 mm较为合适。因为现有各种接线盒电压搭片处深度最小为3 mm，经过多次试验，别头的厚度达到2.5 mm时最好。套管则按照测试线连接端头的尺寸制作，长25 mm，内径4 mm。其他部分则按照别头的尺寸，以相应的比例确定大小。

图2 各部分元件尺寸

2.3 加工制作

制作端头的材料初定为铁、铝、铜3种。经过综合分析，铜在3种材料中导电性能最好，而且也容易加工，因此电压取样端头选用电工铜来进行制作。除弹簧外，各部分均在小型数控一体机床上完成加工。

考虑到取样端头的使用频率，对于压紧弹簧的疲劳极限和冲击韧性有着较高的要求，制作材料选用Ⅰ类碳素弹簧钢丝。为使取样端头与电压搭片之间有良好的接触，弹簧还应具备良好的回弹力，要求压紧弹簧外径3.2 mm，自由长8 mm。

在实际使用时，为了增加安全性能，尽量减少金属绝缘的外露，取样端头外部套有1个绝缘护套，同时对于不需要和电压搭片接触的地方涂上了绝缘漆。电压取样端头成品见图3。

图3 新型电压取样端头

3 新端头使用情况

为了确保新端头实际的使用效果，规范操作方法，对现场校验作业指导书中的相关内容进行了修改和补充。特别要求将端头插入电压搭片槽中后，旋转的角度要尽量保证达到90°，当端头全部连接完毕后，还应适当拉一拉端头，使端头和电压搭片的接触更加良好，尽量减少接触电阻，取得更好的测试效果。

该新型电压取样端头经过一段时间的试用后，效果良好，现场校验班3台PEC-9校验仪全部采用该端头。在实际使用中，该取样端头方便、小巧，使用的便捷度方面一点也不逊色于鳄鱼夹。在使用初期，由于将端头取下时需要转动别头至合适位置，若使用不熟练会浪费一点时间。但是经过一段时间的使用后，均能很快的完成操作。

该端头的别头尺寸是按照略小于联合接线盒电压搭片中间槽的尺寸制作的，但在现场使用中发现，有极个别联合接线盒由于质量原因，中间槽处或有阻塞，或尺寸过小，这时就不能使用新端头了。为了应对这种情况，在实际使用时应该按照1套新端头配合1套鳄鱼夹使用，如遇到上述情况，则换上鳄鱼夹。

该取样端头与鳄鱼夹最大的区别，是在使用时端头不会随意脱落，大大增加了现场校验时的安全性。在使用后的半年时间内，取样端头未发生过1次脱落现象。另外，新端头的结构紧凑，相比由铁皮制成的鳄鱼夹，更加牢固耐用，使用至今未发现端头的损坏现象。

4 结语

新型电压取样端头除了保留鳄鱼夹小巧、便捷的特点外，消除了在使用时容易脱落的缺陷，随着新型电压取样端头全面投入使用，已经大大降低了现场校验时发生电压回路短路的危险，提高了现场校验的安全性，为电能表校验提供了一份保障。

[1] 陈立军.电能计量联合接线盒在二次回路中得应用[J].宁夏电力，2010（4）：64-66.

[2] DL/T 448-2000电能计量装置技术管理规程[S].北京：中国电力出版社，2000.