开关柜手车开关电阻测量专用工具设计的研究

张午扬 刘威 卢志鹏 杨周 陈功 张瑞 应俊杰

摘要：在变电站开关柜手车开关交接试验和预防性试验中，需要准确测量回路的电阻值，而中置式开关柜中手车开关多采用梅花型触头，该触头外围设有多个弹簧抱箍，目的是使手车开关的动、静触头紧密接触，以保证回路中接触电阻值在要求范围之内。针对手车式开关直流电阻测试的过程中，常规直流电阻测试仪线夹夹在弹簀上时会造成弹簧发热，且线夹夹子太大，不能很好地与被测设备接触，会影响测试结果的问题，设计出了一种改良的测试线夹：将常规的外夹式线夹改良为内张式线夹，通过这种设计使线夹能撑开与触头内径紧密接触，降低了因线夹与触头接触不良造成的测试误差，测试完成之后能通过把手快速安全拔出测试线夹，不会对手车开关触头造成损伤。

关键词：开关柜；手车；开关；电阻；测量；专用工具；设计

一、主回路电阻检测原理分析

手车开关主回路电阻检测为小电阻检测，电阻阻值相当小，可达到微欧姆数量级，本来就不容易测量，再加上环境温度的影响，会造成所测电阻随着温度增加而偏高，因此不能用一般的伏安法测电阻。为达到测量小电阻的目的，采用四端子的引线方式，又称为“四线制”。公司配置的直流电阻测试仪为“四线制”，下面着重介绍“四线制”工作原理。“四线制”，顾名思义，测试仪器与手车开关之间有四根线，分别是两根电流线、两根电压线。假设这四根线电阻分别为R、R2、R3、R，如图1，四线制的测量电路由恒流源I、已知电阻R5、电压表U1、电压表U2、手车开关电阻R6组成。

由图1可知，回路中的电流测量回路如图中虚线1所示，I=U1/R5，回路中的电压测量回路如图中虚线2所示，电压表U2的输入阻抗高，因此其回路电流可以忽略不计，U=U2。所以，根据欧姆定律手车开关电阻为：R6=U/I=U2R5/U1

式中，R6为已知值；U1、U2为仪表所示示数。从计算公式可知测试线路电阻对手车开关直流电阻无影响，所以四线制用于测量小电阻准确率高。

二、直流电阻测试仪接线及使用注意事项

直流电阻测量原理为大电流、低电压试验，具有一定触电危险性，在试验过程中，应两人进行，一人操作，一人监护。直流电阻测试前，应对手车开关进行处理，拉开开关柜保护室储能空开、控制空开，将航空插头拔下，将手车开关拉至检修位置，对被试设备进行放电，检查确认被试设备处于合闸状态，清除被试设备梅花触头接线端子接触面金属氧化层，操作人进行试验并检查，监护人再次检查确認试验接线。在试验过程中，应记录好数据并与试验设备保持安全距离。图2为直流电阻测量接线示意图，将电流线- -端接到测试仪器对应的I+、I-接线端子上，电压线一端接到测试仪器V+、V-接线端子，两把夹钳分别夹在手车开关同一相的上下两个梅花触头上。

正确使用测试仪，防止人身伤害及仪器损坏，需注意以下两点： 本测试仪器利用大电流进行电阻测试，因此测试过程中不允许测试回路开路，例如手车开关在分闸状态、测试接线开路；接线过程中，禁止将线夹夹在梅花触头的弹簀抱箍上，以防烧坏弹簧。

三、辅助工具实施方案分析

本文采取如图3所示实施方案，内置式电气测试线夹主要由五部分组成：1- -线夹触头，采用齿式结构，能与梅花型触头良好接触；2- -剪式线夹机构，可以较好地卡在梅花型触头内壁进行测试；3- -弹簀，为剪式线夹机构提供适度的张力；4- -绝缘护套，为测试线夹把手提供良好的绝缘；5- -电压、电流导线，用于连接测试线夹和测试仪器，采集回路电压、电流信号。

该辅助工具采用剪式线夹机构作用于梅花型触头内壁，其尺寸需根据梅花型触头的尺寸进行合理选择。弹簀弹力大小需要根据剪式线夹机构尺寸、梅花型触头的尺寸等因素进行折中选择，以保证其可以与梅花型触头良好接触，而又不至于因张力过大损伤触头。内置式电气测试线夹的前端采用弧形波纹状结构，以提升与梅花型触头的接触效果。线夹把手处采用绝缘性能良好的塑料材料，保证试验人员在操作过程中的安全性。

四、辅助工具实施效果

利用检修期间对所辖变电站高压室内35kV及10kV开关柜手车开关进行直流回路电阻测试，并分别用外夹式线夹和内张式线夹进行测量。通常利用外夹式测试线夹，需要多次测量，多次打磨氧化层，多次更换测量位置，直到数值在标准值范围内。内张式线夹测试过程中一次测量就在标准值范围内，无需打磨重新测量。在公司管辖变电站内广泛使用内张式线夹进行直流回路电阻测试，节约了大量人力、物力，节省了各项支出，经济效益明显。对开关柜手车开关回路电阻测试线夹的改造，减小了10～35kV小车开关回路电阻的测试误差，减少了开关停电次数，为居民可靠用电提供了保证，带来了一定的社会效益。

五、结语

该辅助工具测试线夹，可以卡在梅花型触头内壁上进行测试，两者接触良好，并且不会伤及触头弹簀。该装置结构简单、功能实用，可以有效减少操作时间，提高工作效率。

参考文献

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