斷路器回路電阻增大原因分析

劉超++趙中標(biāo)

摘 要：回路電阻是影響斷路器運(yùn)行質(zhì)量的基本要素之一，通過(guò)分析斷路器回路電阻值超標(biāo)的原因，可有效提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性 。

關(guān)鍵詞：斷路器 回路電阻 接觸電阻

中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（b）-0082-01

斷路器導(dǎo)電回路電阻的大小，直接影響通過(guò)正常工作電流時(shí)是否產(chǎn)生不能允許的發(fā)熱，及通過(guò)短路電流時(shí)開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷性能，它是反映安裝檢修質(zhì)量的重要標(biāo)志。

1 回路電阻

斷路器的回路電阻有斷路器導(dǎo)體部分的固有電阻和接觸點(diǎn)的接觸電阻組成。如式：

R = Ra+Rb

式中：R-回路電阻、Ra-固有電阻、Rb-接觸電阻。

固有電阻是指單導(dǎo)體構(gòu)成電流回路時(shí)即無(wú)接觸連接部件導(dǎo)電回路的電阻[4]；接觸電阻又由收縮電阻和表面電阻兩部分組成。由于兩個(gè)導(dǎo)體接觸時(shí)，因其表面非絕對(duì)的光滑、平坦，只能在其表面的一些點(diǎn)上接觸，使導(dǎo)體中的電流線在這些接觸處劇烈收縮，使接觸面積大大縮小，使電阻增大，此原因引起的接觸電阻稱為收縮電阻[2]。另外由于各導(dǎo)體的接觸面因氧化、硫化等原因會(huì)存在一層薄膜，該膜使接觸過(guò)度區(qū)的電阻增大，該原因引起的接觸電阻稱為表面電阻。即：

Ra=Re +Rf

式中：Re-收縮電阻、Rf-表面電阻。

收縮電阻又可用下式來(lái)表示：

式中：P-觸頭材料，ε-變形系數(shù)0.3<ε

式中的ε與n隨觸頭的接觸情況而變化，同時(shí)由于通過(guò)電流的大小不同、觸頭溫度不同，溫度對(duì)P、ε、HB都有影響。表面電阻與觸頭表面有關(guān)，表面膜由電阻率很大的氧化物、硫化物、灰等組成，例如觸頭上的Cu2O膜的電阻率可達(dá)5×102 Ω·cm，相當(dāng)于銅的電阻率1.75×10-6 Ω·cm的2.86×108倍，因此Cu2O表面膜近于不導(dǎo)電，對(duì)于電力技術(shù)中應(yīng)用的觸頭來(lái)說(shuō)，表面膜卻往往合閘時(shí)被機(jī)械破壞或施加電壓時(shí)被擊穿而破壞，氧化物產(chǎn)生的電阻，比收縮電阻大幾萬(wàn)倍以上。因此回路電阻R=Ra+Rb=Re+Rf，偏大主要原因就是Rf變大。

2 斷路器回路電阻測(cè)試方法（電壓降法[2]）

斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)量，是在斷路器處于合閘狀態(tài)下，采用直流電壓降法進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)常用的測(cè)量方式有電壓降法（電流—電壓表法）和微歐儀法。電壓降法在被測(cè)回路中，通以直流電流時(shí)，在回路接觸電阻上將產(chǎn)生電壓降，測(cè)出通過(guò)回路的電流值及被測(cè)回路上的電壓降，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出接觸電阻。其中：（1）回路通入的直流電流（至少應(yīng)是單相全波整流）值不小于100 A；（2）測(cè)量應(yīng)選用反映平均值（如電磁式）的儀表，測(cè)量表計(jì)等的精度不低于0.5級(jí)；（3）毫伏表接在被測(cè)回路內(nèi)側(cè)在電流回路接通后再接入，并防止測(cè)量中斷路器突然分閘或測(cè)量回路突然開(kāi)斷損壞毫伏表。

3 斷路器回路電阻增大原因

（1）斷路器在切斷近區(qū)短路故障電流時(shí)，斷路器會(huì)在動(dòng)靜觸頭發(fā)生弧光，使觸頭過(guò)熱觸頭燒損，甚至?xí)l(fā)生熔焊。

（2）斷路器在切斷工作電流時(shí)，觸頭燒損，碳化。

斷路器容量過(guò)小時(shí)，斷路器的接面與通過(guò)的電流不相適應(yīng)會(huì)造成觸頭過(guò)熱。若有大容量設(shè)啟動(dòng)或短路電流通過(guò)觸頭時(shí)，斷路器會(huì)在動(dòng)靜觸頭發(fā)生弧光，使觸頭過(guò)熱甚至?xí)l(fā)生熔焊。此時(shí)可更換大容量斷路器，并且注意一般不能用斷路器啟動(dòng)負(fù)荷。用斷路器直接啟動(dòng)負(fù)荷時(shí)，不能頻繁操作，而斷路器的容量應(yīng)比設(shè)備的額定電流大1.5～2.0倍。

（3）滅弧室安裝位置不正確[4]。

（4）斷路器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)久，操作次數(shù)頻繁造成斷路器靜觸頭壓力鋼板張力降低，靜觸頭觸指與動(dòng)觸頭接觸不緊密。

（5）測(cè)試過(guò)程中強(qiáng)電場(chǎng)干擾。

當(dāng)環(huán)境干擾對(duì)回路電阻測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響時(shí)，可考慮采用將斷路器單側(cè)接地或兩側(cè)同時(shí)接地進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)采用雙側(cè)同時(shí)接地時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步處理如下：斷路器合閘，雙側(cè)接地，接入回路電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)得斷路器電阻與地阻的并聯(lián)電阻值R0；斷路器分閘，再次測(cè)量地阻電阻值Re；斷路器回路電阻值為：

R=Re×R0/（Re-R0）。

（6）負(fù)荷的變化。

電力負(fù)荷的變化會(huì)影響設(shè)備的溫度，正常的負(fù)荷變化引起的溫度升高不會(huì)超過(guò)規(guī)定的75℃，但若負(fù)荷增加的較多時(shí)（如比平時(shí)增加1倍或幾倍），或者線路受到短路電流沖擊后，設(shè)備的連接薄弱環(huán)節(jié)就會(huì)發(fā)熱，發(fā)熱后連接點(diǎn)的材料會(huì)發(fā)生變形、氧化、硫化等物理和化學(xué)變化，發(fā)熱后如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，再次受負(fù)荷沖擊后，又會(huì)過(guò)熱，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來(lái)越差，甚至造成接頭熔斷。

4 案例分析

近日在對(duì)某110 kV變電所預(yù)試工作中，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)35 kV的313斷路器回路電阻A相嚴(yán)重超標(biāo)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

據(jù)了解，313斷路器從2004年至今日均負(fù)荷16000 kVA，最大負(fù)荷20000 kVA；2007年2月6日A、B相站內(nèi)跌落熔斷器閃絡(luò)爆炸；313斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作；313斷路器由于在切斷近區(qū)短路故障電流時(shí)，斷路器在動(dòng)、靜觸頭發(fā)生弧光，觸頭發(fā)熱，發(fā)熱后連接點(diǎn)的材料發(fā)生變形，硫化，發(fā)熱后未發(fā)現(xiàn)，斷路器依舊運(yùn)行。在頻繁受負(fù)荷沖擊后，由于經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來(lái)越差，造成313斷路器回路電阻嚴(yán)重超標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

斷路器導(dǎo)電回路電阻缺陷的早期發(fā)現(xiàn)和處理，對(duì)于保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行有重要的意義。將給斷路器的運(yùn)行和維護(hù)減少不必要的麻煩。斷路器回路電阻值超標(biāo)時(shí)，應(yīng)該從設(shè)備的材質(zhì)、設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷電流、檢修工藝等諸方面查找原因，對(duì)超標(biāo)電阻的處理應(yīng)具有科學(xué)性，避免盲目處理，才能有效提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB763—10，電力工業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選編[S].

[2] 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京：中國(guó)電力出版，2001.

[3] 郭仲禮.高壓電工實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4] 徐國(guó)政.高壓斷路器原理和應(yīng)用[M].北京：清華出版社，2000.