直流電阻測試在高壓斷路器故障判斷與分析中的應用

湯占平　朱牟

摘 要：變壓器出廠交接和預防性試驗的基本項目是變壓器繞組的直流電阻，也是作為變壓器出現故障后需要進行重要檢查的項目。直流電阻測試在線監測與故障診斷在電氣設備的故障診斷和智能決策領域受到了越來越多的關注。用于測量時，往往不能反映真實情況，造成誤判斷。為此研制出了具有使用方便、靈活、簡單的直流電阻測試儀，此儀器不僅用于現場檢修，更適用于及時發現現場問題和解決問題。

關鍵詞：高壓斷路器；故障判斷；直流電阻測試應用

引言

在近期的測試實驗中，在確保儀器接線正確合理的情況下，并排除感應電壓干擾的影響，進一步檢查在試驗中所用的測試線（特別是電壓測試線）接觸是否良好，成功地避免了因為接觸不好或線路斷掉而得到錯誤的測試數據，從而了解了高壓斷路器工作情況，有利于保證電網安全、可靠和穩定運行。

1 高壓斷路器故障原因分析

1.1 高壓斷路器的拒分和拒合

操作機構出現拒動現象時，通常需要分析出現拒動的原因，需要判斷出是機械自身故障還是二次故障回路原因造成的。也存在正常二次回路的情況下，在操作機構的主拐臂處的連接方向軸頭出現較大的間隙，盡管操作機構運行正常，但是由于斷路器分合閘聯桿不能進行連動動作，會影響斷路器的正常運行不。對操動機構所有的連接部件進行間隙檢查，用合格的高硬度零件來取代不合格部件。

1.2 斷路器的誤分

封堵所有檢查出來的漏點。把機箱內的加熱驅潮裝置打開，對輸出拐臂聯桿進行密封膠套安裝。斷路器在正常運行時，盡管沒有機械分閘動作和其他的電源也不會導致斷路器出現分閘。在確定為不是操作失誤造成時，需要對操作機構和二次回路進行檢查。如果在操作機構箱內的輔助開關接點檢查出短路現象，就會導致進過短路點的分閘電源和分閘線圈連通，從而出現閘誤分的現象。

1.3 斷路器機構儲備能量后，儲能電機不會停

在合閘之后，操作機構的儲能電機開始運行，直到彈簧的儲存滿能量后，會發出已儲能信號。儲能回路安裝的斷路器是起到行程開關常閉接點和常開輔助接點的作用，輔助開關的常開接點會在斷路器合閘后進行接通，開啟儲能電機的運轉，彈簧的能量儲滿后，行程開關常閉的接點通過機構搖臂打開，切斷儲能回路，關閉儲能電機。行程開關常閉接點通過調整行程開關的安裝位置，進而使搖臂在最高位置時將其打開。在儲能電機工作的情況下，由于彈簧能量儲滿之后，行程開關常閉的接點沒有通過機構搖臂打開，使整個的儲能回路都帶有電，導致關閉不了儲能電機工。

1.4 斷路器的中間箱CT表面對支架放電

在斷路器運行時，因為斷路器中間箱內裝有的電流互感器在表面會有不均勻電場出現，通常情況下互感器制造商會把一層半導體膠涂在互感器表面，來解決表面電場不均勻情況。由于受空間影響使在裝配斷路器過程中，在進行螺栓固定時刮落互感器周圍的半導體膠，導致在斷路器使用時在互感器的表面出現不均勻電場，進而出現互感器表面對支架放電的情況。

1.5 斷路器直流電阻增大

改變滅弧室觸頭的超行程和開距，用《規程》要求的直流壓降法（電流要在100A以上）測量接觸的電阻電流，不然就要對滅弧室進行更換。

1.6 斷路器合閘增大彈跳時間

（1）進行觸頭彈簧的更換或者對觸頭彈簧的初始壓力進行適當調節。（2）對超過0.3mm的拐臂和軸銷，就需要對拐臂和軸銷進行更換。（3）對傳動的機構進行調整，根據機構處于合閘的位置超過主動臂的死點時傳動比較少特點，往死點方向調整機構，可以降低觸頭合閘的彈跳。

2 高壓斷路器在線監測

（1）SF6斷路器包括主觸頭和弧觸頭，弧觸頭主要是進行滅弧操作，當斷路器閉合時，測量得到的回路電阻取決于主觸頭和弧觸頭接觸電阻的并聯值。在普通狀況下，弧觸頭接觸電阻大于主觸頭接觸電阻，因此弧觸頭的燒損情況不能通過測量出的回路電阻反映出來。在分閘時，首先需要分離主觸頭，并將電流傳輸給弧觸頭，電弧首先出現在弧觸頭上時，斷路器將會被燒壞。有效接觸時間就是指分離主觸頭到弧觸頭的時間，也可稱作有效接觸行程。同時對合、分閘進行測量。對于同期和合分閘時間的電路測量原理，把信號測量線分別連接在斷路器的斷口處和末端，如果合上斷路器時，會有電流通過信號線，電隔離器、電壓比較器把信號輸出；如果分開斷路器時，沒有電流在信號線上流過，是低電平輸出信號，保證有足夠的有效接觸行程和時間作用在弧觸頭上，才會順利地對斷路器進行滅火。對斷路器工作時的回路電阻進行檢查時，可以使用動態回路檢測法來對弧觸頭的有效接觸時間進行檢測，檢測的電阻就是動態回路電阻，而靜態回路電阻就是通過檢測斷路器在閉合情況下得到的電阻。（2）對開斷電流進行累計監測。在分閘時，通過高壓電流互感器以及二次電流傳感器對斷路器的主電流的波形進行測量，測量觸頭在接觸開斷電流時，對數據進行處理后獲得開斷電流值，然后再進行計算，如果開斷電流的加權累計值高于最大值，那么就要對其進行更換或檢驗，還能將測量觸頭的磨損度間接的顯示出來。

3 直流電阻測試儀器特點及基本原理

（1）體積小巧、重量輕。都是中文菜單操作，而且操作簡單方便。測量速度非常快，數據精準穩定。同時具有自動放電和放電指示功能，減少誤操作，保證設備及人員安全。（2）直流電阻測試儀采用典型的四線測量法。用來增強測量電阻的準確性。全程控制恒流源、全程控制前置放大器、轉換器是電路測量的主體。通過中央控制單元對恒流源的有效控制，使得外部待測的負載電流變得恒定，并且精度很高，接著會處理測試電壓以及當前測試電流等獲得的數據，進而獲得實際的電阻數值。直流電阻測試儀器可儲存大量的實驗數據，并且可以將這些數據打印出來。如果發生儀器復位或掉電現象，儲存的實驗數據并不會隨之丟失。

4 直流電阻測試的應用

（1）斷路器回路電阻測試是斷路器的型式試驗、出廠試驗、交接試驗和預防性試驗等相關規程規范都明確要求的一項重要的設備質量檢測手段。測試時要先將電器接點輔助恒流源接于電壓測試線的兩端，由試品電阻形成了電壓測試線的回路。若斷路器的尾端接上電壓線以后，小電流恒流源是在恒流狀態下運行，則電壓回路系統的整體電阻相對很小，在電壓測試端的電壓值也較小，說明了信號未啟動，意味著斷路器尾端和電壓線的接觸良好；若斷路器的尾端接上電壓線以后，小電流恒流源并沒有在恒流狀態下運行，電壓測試端的電壓也就相對很大，說明了斷路器尾端和電壓線的接觸不好，此時應及時將提示信號啟動，提醒操作者接觸不良這一狀況。（2）采用高頻開關電源對大于100A的直流電進行測試，在對制造商規定要求測體兩端進行測試的同時，還要對被測體有電流通過時產生的電壓進行測量，同時對內部電流分流器電路以及電壓輸入端的電壓進行采樣，通過放大器把獲得的信號放大，同時將模擬信號通過A/D轉換器轉換成數字信號，然后利用微處理器，對數據進行濾波、計算和處理，計算電壓與電流的比值，并將被測體的直流電阻計算出來，最后顯示器只顯示測量的電流及電阻，并且如果測試電流的回路有接觸不良或斷線等現象時，儀器會根據電流分流器上的電壓進行準確的判斷。

5 結束語

文章對斷路器在運行過程中出現的常見故障進行分析，并提出了對應的處理措施，將高壓斷路器相關技術經驗進行總結與積累。在日后的工作中，還要努力學習，積極探索，持續創新，在電力系統中，確保電氣設備的運行狀態應時刻保持良好，以達到安全穩定供電的目的。高壓斷路器是電力系統最重要的控制和保護設備。通過直流電阻的測試使所得到數據更加穩定可靠，直流電阻測試對今后高壓斷路器故障判斷和分析起到了重要的作用。

參考文獻

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