带电更换直过式电能表计量接线盒的研发

根据电力系统用电客户的计量装置标准配置要求，用电客户容量大于等于10kVA、小于50kVA采用三相四线电能表（1.0级普通三相电子电能表、1.0级普通三相载波电能表或2.0级三相感应式长寿命电能表）。目前，江门供电局使用的三相四线直过式电能表型号规格为DTSK545-Z，有功脉冲常数为400imp/（kW·h），有功等级为1，无功脉冲常数为400imp/（kvar·h），无功等级为2.0级，电压、电流规格为3×220/380V、3×5（80）A。三相四线直过式电能表不需要接入电流互感器，由于负荷电流大，导线截面积比较大，在故障或轮换时，工作人员需要在断开三相四线直过式电能表下级负荷总开关情况下进行带电或全停电状态下更换（三相四线直过式电能表位于低压负荷总开关前）。断开负荷总开关情况下进行三相四线直过式电能表带电更换时，由于导线线径、缠绕方向、开皮导线长度、电能表接线端子孔径等可能导致拆出和接入时存在安全隐患，因此运维人员多数选择在全停电状态下更换。现有的带电更换电能表装置以辅助工具为主，缺少带电更换直过式电能表的技术工具。本文根据三相四线直过式电能表的结构特点，应用插拔式端子，为三相四线直过式电能表的安装接线方式提供了一个新的方向。1、背景技术停电更换三相四线直过式电能表的难点、痛点：1）与用电客户协商停电时间，遇到交通灯和养殖户等类用电客户需协调一致；2）停电期间用户无法正常生产用电；3）停电更换三相四线直过式电能表到恢复供电时间较长；4）用电客户停电需操作杆塔高压设备，设备停电复杂烦琐，特别是在旧设备上操作，易引发其他故障发生，从而导致恢复用电时间较长。带电更换三相四线直过式电能表的难点、痛点：1）用电客户低压负荷总开关停电，停电期间用户无法正常生产用电；2）拆线时须根据导线线径、缠绕方向、开皮导线长度、螺栓压接情况进行绝缘包扎；3）接线时将绝缘包扎解封，导线线径、缠绕方向、开皮导线长度、螺栓压接情况等可能导致新更换后电能表接线端子孔难以插入，需用绝缘胶钳整理导线线径后才可插入三相四线直过式电能表接线端子孔，导线截面无法插入三相四线直过式电能表接线端子时需剪断部分导线[2]；4）三相四线直过式电能表接线端子相间距离8mm。以上几点均会导致在三相四线直过式电能表带电更换过程中拆接线时存在安全隐患，容易误触碰邻近带电导线造成短路或触电事故发生。2、技术方案本文所述带电更换直过式电能表计量接线盒，能够在用电客户不停电的情况下更换三相四线直过式电能表，避免造成用电客户停电而无法生产的情况。带电更换直过式电能表计量接线盒能有效避免安全隐患，快速安全地更换故障或轮换的三相四线直过式电能表。2.1

设计要求1）符合国标GB4706.1—2005《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》要求的电线负荷温度长期工作电流允许值：每平方厘米为5～8A[3]。2）更换三相四线直过式电能表时无须断电。3）端子插入电能表时能够实现电流、电压的连通。4）拔出电能表时，能够自动实现电流、电压的断开。5）确保在插拔瞬间无电流开路、相间短路等安全隐患发生。6）确保无裸露带电端子，能有效隔离带电部位[4]。带电更换直过式电能表计量接线盒如图1所示，其重点是接线端子部分，各相直过式电能表计量接线盒接线端子分为三个连接部分，下面将以A相接线端子输入端和输出端为例作说明。2.2

端子的接入端设计直过式电能表计量接线盒A相入、出线接线端子上部由圆柱头组成，采用直径为6.5

mm的实芯铜材料，长度为55

mm，横截面积为33.17

mm2。根椐国标GB4706.1—2005，电线负荷温度长期工作电流允许值为每平方厘米为5～8A，因此可允许通过最大电流值265.36A，直过式电能表基本电流和最大工作电流为5A和80A，265.36A远远大于电能表最大工作电流80A，完全满足负荷长期工作电流要求。三相四线直过式电能表接线端子头深度为23mm，孔径为8mm，A相入线端与A相出线端相间距离为7mm，故新研制的直过式电能表计量接线盒的圆柱头接线端子与三相四线直过式电能表接线端子深度、孔径相匹配，间距相符，接触位置、面积、螺栓压接等符合要求。因此，接有直过式电能表计量接线盒的三相四线直过式电能表能快速装拆，节省装拆时间，且牢固稳定可靠。2.3

端子的连片设计直过式电能表计量接线盒A相入、出线接线端子中部为椭圆柱体：内部中空，上部形状为梯形面；椭圆柱采用直径为11mm的铜材料，梯形面面积为8mm×20mm，上端间距10mm钻有直径为6mm的两个螺栓孔，靠圆柱头侧孔为可插入空心圆柱。下侧螺栓孔位插有一块并联连接片，可调节至A相出线端位置（椭圆柱体梯形面）进行连接。并联连接片参数为：32mm×8mm×3mm，在左边距一侧5mm往右侧处有6mm长孔（并联连接片连接A入、A出），另一侧为开口6mm叉形。并联连接片横截面为24mm2，根椐国标GB4706.1—2005，电线负荷温度长期工作电流允许值为每平方厘米为5～8A，因此可允许通过最大工作电流为192A，192A远远大于三相四线直过式电能表最大工作电流80A，完全满足三相四线直过式电流表所规定的负荷工作电流要求，且满足并联连接片负荷工作电流要求。在正常运行时，三相四线直过式电能表A相入、出并联连接片叉口型开孔处于打开位置，由左边距一侧长孔（并联连接片连接A入、A出）螺丝紧固，并联连接片在断开状态。2.4

端子的插拔功能设计A相入、出线接线端子下部由椭圆柱体及梯形面组成，采用直径为11mm的铜材料，钻有深度为25mm、直径为8mm的孔，为导线插入端，上方梯形面钻有两直径为5mm的圆柱螺孔用于紧固导线，A相导线插入端分为入线和出线。其中，接线端子圆柱头下端装入弹簧，弹簧上部套有绝缘胶管。整体接线端子及弹簧、胶管装进一个接线盒内，接线盒上端两边设卡位，接线端子圆柱头绝缘胶管在三相四线直过式电能表拔出时在弹簧拉伸作用下弹出，覆盖接线端子铜圆柱头上部，起绝缘保护作用，避免安全隐患发生。三相四线直过式电能表在插入时又将绝缘胶管及下部弹簧压缩，紧固三相四线直过式电能表接线端子两螺丝，完成三相四线直过式电能表装拆。接线盒两边上下各有安装螺丝孔，接线盒两边中间为接线盒盖螺丝孔位置，装拆封印方便、易维护，采用透明塑料，一目了然。绝缘胶管制作时加入15%ABS黑色阻燃V0、环保高光面改性塑料原料颗粒阻燃V1、V2。在松开三相四线直过式电能表接线端子螺栓时，由于并联连接片已将大部分电流分流通过，这时还有小部分电流流经三相四线直过式电能表，在拔出三相四线直过式电能表时产生的小火花在绝缘胶管作用下迅速熄灭。因此，绝缘胶管一方面能防止在三相四线直过式电能表拔出后和接入时计量接线盒上部圆柱体端子带电造成安全隐患，另一方面又能防止三相四线直过式电能表拔出时产生小火花。绝缘胶管底部弹簧可做成不连通一个回路开口状，以避免涡流产生。绝缘胶管、弹簧、直过式电能表计量接线盒上部圆柱体端子三者相互配合，使得三相四线直过式电能表插入计量接线盒时接触深度、接触面积符合要求，安全性能良好。三相四线直过式电能表盖刚好与计量接线盒上部相适应，起到了防止窃电的作用。3、具体实施方式如用电客户计量装置电能表在新装、增减容时或由于其他因素已接入直过式电能表计量接线盒，当三相四线直过式电能表有故障或到期轮换时，利用直过式电能表计量接线盒进行操作，接线图如图2所示。使用接线盒进行三相四线直过式电能表带电更换的流程如图3所示，具体如下：1）运维人员确认待更换的三相四线直过式电能表的运行状况及接线，记录原电能表的当前电量表码；选用同型号的经校验合格的三相四线直过式电能表。工作前检查所需工器具齐全，防护用具齐全可靠。2）办理书面布置记录票，工作开始。3）打开三相四线直过式电能表计量接线盒盖，利用接线盒中部每相接线端子并联连接片（图1中A入、A出接线端子中部并联连接片），并联连接片由一侧长孔向叉口型开孔插入螺栓中（将A入、A出并联连接片由原来断开状态改接为连接），再将螺栓紧固，也就是使并联连接片实现良好连接。4）每相圆柱孔插入短接线（A相入、出线短接；B相入、出线短接；C相入、出线短接；N相入、出线为同一端子），由于并联连接片或短接线将每相入、出端子连接，负荷从最短距离经过，因此三相四线直过式电能表每相进线负荷转移到每相并联连接片或短接线上，此时三相四线直过式电能表无负荷经过，可由三相四线直过式电能表显示屏观察到电流或现场钳表测得电流数据。5）将三相四线直过式电能表三相接线端子每相进、出线螺丝松开（N相接线端子同样松开），松开螺丝后可直接拆出三相四线直过式电能表，更换新的三相四线直过式电能表后，紧固三相四线直过式电能表接线端子每相接线入、出端子螺丝（N相接线端子同样紧固）。由于直过式电能表计量接线盒上部圆柱体形接线端子与电能表接线端子距离及插入深度相匹配，因而可以做到快速更换，安装牢固。6）安装完成后把直过式电能表计量接线盒每相并联连接片螺栓松开，拔动并联连接片到原来断开位置再进行螺栓紧固或每相圆柱孔拔出短接线（A相入、出线短接线拔出；B相入、出线短接线拔出；C相入、出线短接线拔出），此时新接入的三相四线直过式电能表所有电流、电压都在内部线圈作用下恢复到正常计量运行状态，由此完成了三相四线直过式电能表快速更换操作，缩短了停电时间。7）完成三相四线直过式电能表的更换，办理工作终结，新表计正常投入运行。带电更换直过式电能表计量接线盒两边卡位可设置唯一可接入三相四线直过式电能表尺寸，避免误插入其他不相符表计。在三相四线直过式电能表故障或到期轮换时，装拆过程中通过拔出端子，绝缘胶管在弹簧的作用下将三相四线直过式电能表计量接线端子圆柱头包裹，因此有效隔离了带电部位，避免了安全事故的发生。三相四线直过式电能表在插入时，将计量接线盒接线端子圆柱头部绝缘胶套管往下压，并将弹簧压缩，起到安全防护作用。三相四线直过式电能表在装拆过程中不需驳接线或裁剪导线，也不需将拆出带电导线进行绝缘包裹或重新压接，只需在计量接线盒上将并联连接片连接或断开，把相应的三相四线直过式电能表每相入、出线接线端子螺丝松、紧，即可完成拔出和插入，从而完成电能表的装拆工作，有效缩短了现场作业时间，提高了作业效率，排除了安全隐患。4、结束语对于计量装置采用三相四线直过式电能表的用电客户，安装直过式电能表计量接线盒后，在运维过程中，只需将计量接线盒的并联连接片连接