回路電阻測(cè)試儀的試驗(yàn)研究與改進(jìn)

1、高壓斷路器回路電阻測(cè)試儀的試驗(yàn)研究與改進(jìn)霍鳳鳴1 李媛媛2 李英鋒31、河北省電力研究院（石家莊050021） 2、保定市英電電力科技有限公司（保定071051）摘要：斷路器回路電阻測(cè)試儀是電力系統(tǒng)常用的試驗(yàn)儀器，目前斷路器直阻測(cè)試都是采用典型的四線制測(cè)量法，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)會(huì)由于電壓測(cè)試線接觸不良，出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷甚至不能進(jìn)行測(cè)試的問題。本文提出在電壓測(cè)試線兩端加一個(gè)小電流恒流源，用來判斷電壓測(cè)試線接觸是否良好，打破了電壓測(cè)試線不加電流的局限，創(chuàng)造性的提出了改進(jìn)型四線制測(cè)量法，結(jié)合研制的智能型回路電阻測(cè)試儀，在電壓測(cè)試線接觸不良時(shí)，儀器能夠及時(shí)準(zhǔn)確提示，使得測(cè)試儀器測(cè)出的數(shù)值一定是被試品的真實(shí)電阻，

2、節(jié)約測(cè)試時(shí)間，提高了工作效率，避免了錯(cuò)誤判斷的問題。本產(chǎn)品已申請(qǐng)專利,專利號(hào)：201020581218.8。Abstract: The circuit breaker loop resistance tester is the test instrument commonly used in Power Systems.Currently, the means used for circuit breaker direct resistance testing is typical four-wire measuring method . While in the field test , t

3、he misjudgement and even the problem that testing cant be done may occur as a result of bad contact in the voltage test line . In this paper, the author proposes that a voltage test lines ends add a small constant current source, to judge whether the lines contact is good or not . The idea broke the

4、 limitation of adding no current in voltage test line , and creatively put forward the improved four-wire measuring method. Then the intelligent loop resistence tester based on this is developed . The trouble of bad contact in the voltage test line can be timely and accurately pointed out when using

5、 the intelligent loop resistence tester .Then the values measured by test instrument must be the true resistance of the tested items.So it not only saved test time, but also improved efficiency, and avoided the error of judgment.關(guān)鍵詞：斷路器直阻 改進(jìn)型四線制測(cè)量法 智能化測(cè)量 KeyWords：circuit breaker direct resistance ;

6、improved four-wire measuring method ;intelligent measuring斷路器回路電阻測(cè)試是在斷路器導(dǎo)電回路施加100A或更大的直流電流，根據(jù)產(chǎn)生的壓降來計(jì)算斷路器導(dǎo)電回路的直阻值，從而判斷斷路器導(dǎo)電回路是否存在接觸不良等隱患。由于導(dǎo)電回路接觸狀況是保證斷路器安全運(yùn)行的一個(gè)重要條件，在工程交接、預(yù)防性試驗(yàn)中也規(guī)定需要測(cè)量高壓斷路器的回路電阻，回路電阻測(cè)試儀在電力系統(tǒng)中被普遍采用。1 目前采用的測(cè)試方法目前國(guó)內(nèi)使用的回路電阻測(cè)試儀都是采用典型的四線制測(cè)量法，用高頻開關(guān)電源產(chǎn)生大于100A的直流測(cè)試電流，施加于制造廠規(guī)定的被測(cè)體兩端，并測(cè)量電流流過被測(cè)體

7、產(chǎn)生的壓降，采樣電路同時(shí)對(duì)電壓輸入端和內(nèi)部電流分流器電壓進(jìn)行采樣，取得的信號(hào)經(jīng)放大器放大，由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再經(jīng)微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、運(yùn)算、處理，通過計(jì)算電壓值和電流值之比得出被測(cè)體的直流電阻值，最后送顯示器顯示出此次測(cè)量的電流和電阻值。并可以在當(dāng)電流測(cè)試回路出現(xiàn)斷線或接觸不良時(shí)，儀器會(huì)根據(jù)電流分流器上的電壓判斷出電流回路接觸不良或開路。 2現(xiàn)有測(cè)試方法存在的問題：按照以上常規(guī)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的回路電阻測(cè)試儀在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，都普遍存在一個(gè)問題：當(dāng)測(cè)試儀電壓接線回路出現(xiàn)接觸不良或開路時(shí)，測(cè)試儀還會(huì)顯示一個(gè)數(shù)值，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況： 1）電壓回路開路，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)沒有強(qiáng)電場(chǎng)干擾

8、，如圖一所示：圖一 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)沒有強(qiáng)電場(chǎng)干擾時(shí)的電壓回路開路示意圖這種情況下，由于放大器輸入的差模電壓基本為0，故儀器顯示的測(cè)試數(shù)值接近為0，如果測(cè)試人員有足夠的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，可以判斷出是儀器電壓回路測(cè)試線異常，將儀器電壓回路測(cè)試線異常排除后，可以得出最終正確測(cè)試結(jié)果；如果測(cè)試人員沒有足夠的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，有可能會(huì)誤判測(cè)試儀出現(xiàn)問題，中斷測(cè)試，更換或返修儀器，延誤停電時(shí)間，給測(cè)試工作帶來不必要的麻煩。2）電壓回路接觸不良大多數(shù)情況下斷路器的接線端子在長(zhǎng)期運(yùn)行后端子排外表面會(huì)產(chǎn)生氧化膜或油膜，當(dāng)回路電阻儀的電壓測(cè)試鉗夾接到這樣的端子排上時(shí)就可能產(chǎn)生接觸不良，既電壓測(cè)試線鉗夾本身也要產(chǎn)生一定的接觸電阻

9、，該接觸電阻值達(dá)到與電壓采樣回路的內(nèi)阻值相當(dāng)時(shí)，將對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如圖二所示。 設(shè)試品電阻為Rx,電壓采樣回路的輸入內(nèi)阻為Ri，電壓測(cè)試線鉗夾鉗接電阻為R1，儀器顯示虛假值為Ri（假設(shè)電流采樣不受影響）。此時(shí)儀器顯示的測(cè)量偽虛假值RiRx×Ri/(R1+Ri)，可見儀器顯示虛假值Ri斷路器實(shí)際電阻值Rx。通過圖二可以看出，由于R1的存在，使得電壓采樣回路的輸入內(nèi)阻Ri與鉗夾鉗接電阻R1已經(jīng)成為分壓關(guān)系，既R1分壓越多，Ri就分壓越少，儀器顯示的測(cè)量值也就越小。假如斷路器的實(shí)際電阻值已超出極限上限值，而測(cè)試儀顯示值又在合格范圍內(nèi)，無論試驗(yàn)人員有無現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，都將導(dǎo)致誤判，這種

10、人工無法辨別的誤判，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行是一種嚴(yán)重威脅。3）電壓回路開路或接觸不良（開路時(shí)可視接觸電阻R1無窮大），測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)有較強(qiáng)的電磁干擾，如母線帶電，示意圖見圖三所示： 此時(shí)帶電母線通過以空氣為介質(zhì)的電容，干擾測(cè)試儀的兩條電壓測(cè)試線，由于干擾的作用使回路測(cè)試儀電壓采集線兩端出現(xiàn)差模電壓，隨著干擾程度不同，一般產(chǎn)生如下結(jié)果。 如果干擾較大，會(huì)使回路電阻測(cè)試儀顯示出比被試品電阻值大的多的數(shù)值，此時(shí)如果測(cè)試人員有足夠的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)也許能夠判斷出測(cè)試結(jié)果的異常，能夠引起注意并最終得到正確測(cè)試結(jié)果。但如果測(cè)試人員沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)誤判開關(guān)回路電阻值超標(biāo)，可能會(huì)采用停電檢修的方法處理缺陷，給電力生產(chǎn)造成

11、不必要的損失。如果干擾的強(qiáng)度不是很大，儀器顯示值正好在斷路器的合格阻值范圍之內(nèi)，該情形與情況“2）電壓回路接觸不良”產(chǎn)生的結(jié)果相同，同樣會(huì)造成誤判。3 利用改進(jìn)型四線制測(cè)量法解決以上問題。根據(jù)對(duì)以上問題的分析論證發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)四線制測(cè)量法，在典型四線制測(cè)量法的基礎(chǔ)上增加一個(gè)輔助的小電流恒流源，并通過繼電器接到典型四線制測(cè)量法的電壓V、V測(cè)試線上，可以徹底解決目前傳統(tǒng)回路電阻測(cè)試儀存在的問題。打破了長(zhǎng)期以來四線制測(cè)量法不在電壓測(cè)試線上加電流的局限，成功解決了回路電阻測(cè)試儀由于電壓線開路或接觸不良造成的虛假數(shù)據(jù)問題，并成功實(shí)現(xiàn)了智能化測(cè)量。該技術(shù)已申請(qǐng)專利，專利號(hào)：201020581218.8。該測(cè)試

12、原理見圖四，測(cè)試時(shí)先通過繼電器接點(diǎn)將輔助恒流源接到電壓測(cè)試線的兩端，電壓測(cè)試線通過試品電阻構(gòu)成回路。當(dāng)電壓線接于斷路器端子排后，小電流恒流源若工作在恒流狀態(tài)下，則整個(gè)電壓回路的電阻比較小，電壓測(cè)試端測(cè)試的電壓值較小，此時(shí)警告提示信號(hào)不啟動(dòng)，表明電壓線鉗夾與斷路器端子排接觸良好；如果電壓線接于斷路器端子排后，小電流恒流源不能工作在恒流狀態(tài)，電壓測(cè)試端測(cè)試的電壓值很大，接近小電流恒流源的開路電壓，則可以判斷電壓線接觸不良，此時(shí)啟動(dòng)警告提示信號(hào)，提醒測(cè)試人員處理接觸異常。之后通過繼電器斷開輔助的小電流恒流源，再接通大電流恒流源給試品加電測(cè)試，通過采集電壓電流的數(shù)值，計(jì)算試品的電阻值。此時(shí)測(cè)出的數(shù)值一

13、定是試品的真實(shí)的電阻值，杜絕了虛假數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。即使現(xiàn)場(chǎng)有較強(qiáng)電場(chǎng)干擾，由于電壓回路中的電阻很小，感應(yīng)到電壓測(cè)試端的電壓為共模電壓，本產(chǎn)品通過電容接地的方式將這個(gè)交流共模干擾降到很低，不會(huì)對(duì)測(cè)試精度產(chǎn)生影響。小電流恒流源還可以擊穿一些較輕微的氧化膜或油膜，自動(dòng)改變接觸狀況，可以節(jié)省處理時(shí)間，提高了測(cè)試效率。以上表明自動(dòng)判斷和提示功能大大提高了測(cè)試準(zhǔn)確性和提高了生產(chǎn)效率，是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員快速解決問題的可靠依靠。4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用2010年改進(jìn)型回路電阻測(cè)試儀在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用，共采納數(shù)據(jù)500組（每一個(gè)開關(guān)斷口的測(cè)試為一組測(cè)試數(shù)據(jù)），其中有42次提示“電壓回路開路或接觸不良”，避免了虛假數(shù)據(jù)帶來的誤判，糾錯(cuò)率為8.4。試驗(yàn)人員重新檢查接線后，測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果正常。其余均一次測(cè)試成功，測(cè)試結(jié)果符合要求，重復(fù)測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性符合斷路器試驗(yàn)的要求。產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定正常。提高了工作效率，避免了安全隱患。5 結(jié)束語：通過原理分析和實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)，采用改進(jìn)型四線制測(cè)量法的斷路器