直流電阻測(cè)試在高壓斷路器故障判斷與分析中的應(yīng)用

湯占平　朱牟

摘 要：變壓器出廠交接和預(yù)防性試驗(yàn)的基本項(xiàng)目是變壓器繞組的直流電阻，也是作為變壓器出現(xiàn)故障后需要進(jìn)行重要檢查的項(xiàng)目。直流電阻測(cè)試在線監(jiān)測(cè)與故障診斷在電氣設(shè)備的故障診斷和智能決策領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。用于測(cè)量時(shí)，往往不能反映真實(shí)情況，造成誤判斷。為此研制出了具有使用方便、靈活、簡(jiǎn)單的直流電阻測(cè)試儀，此儀器不僅用于現(xiàn)場(chǎng)檢修，更適用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)問題和解決問題。

關(guān)鍵詞：高壓斷路器；故障判斷；直流電阻測(cè)試應(yīng)用

引言

在近期的測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，在確保儀器接線正確合理的情況下，并排除感應(yīng)電壓干擾的影響，進(jìn)一步檢查在試驗(yàn)中所用的測(cè)試線（特別是電壓測(cè)試線）接觸是否良好，成功地避免了因?yàn)榻佑|不好或線路斷掉而得到錯(cuò)誤的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而了解了高壓斷路器工作情況，有利于保證電網(wǎng)安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)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(jī)構(gòu)出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，通常需要分析出現(xiàn)拒動(dòng)的原因，需要判斷出是機(jī)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(jī)構(gòu)的主拐臂處的連接方向軸頭出現(xiàn)較大的間隙，盡管操作機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常，但是由于斷路器分合閘聯(lián)桿不能進(jìn)行連動(dòng)動(dòng)作，會(huì)影響斷路器的正常運(yùn)行不。對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)所有的連接部件進(jìn)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(diǎn)。把機(jī)箱內(nèi)的加熱驅(qū)潮裝置打開，對(duì)輸出拐臂聯(lián)桿進(jìn)行密封膠套安裝。斷路器在正常運(yùn)行時(shí)，盡管沒有機(jī)械分閘動(dòng)作和其他的電源也不會(huì)導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)分閘。在確定為不是操作失誤造成時(shí)，需要對(duì)操作機(jī)構(gòu)和二次回路進(jìn)行檢查。如果在操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的輔助開關(guān)接點(diǎn)檢查出短路現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)過短路點(diǎn)的分閘電源和分閘線圈連通，從而出現(xiàn)閘誤分的現(xiàn)象。

1.3 斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)備能量后，儲(chǔ)能電機(jī)不會(huì)停

在合閘之后，操作機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能電機(jī)開始運(yùn)行，直到彈簧的儲(chǔ)存滿能量后，會(huì)發(fā)出已儲(chǔ)能信號(hào)。儲(chǔ)能回路安裝的斷路器是起到行程開關(guān)常閉接點(diǎn)和常開輔助接點(diǎn)的作用，輔助開關(guān)的常開接點(diǎn)會(huì)在斷路器合閘后進(jìn)行接通，開啟儲(chǔ)能電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，彈簧的能量?jī)?chǔ)滿后，行程開關(guān)常閉的接點(diǎn)通過機(jī)構(gòu)搖臂打開，切斷儲(chǔ)能回路，關(guān)閉儲(chǔ)能電機(jī)。行程開關(guān)常閉接點(diǎn)通過調(diào)整行程開關(guān)的安裝位置，進(jìn)而使搖臂在最高位置時(shí)將其打開。在儲(chǔ)能電機(jī)工作的情況下，由于彈簧能量?jī)?chǔ)滿之后，行程開關(guān)常閉的接點(diǎn)沒有通過機(jī)構(gòu)搖臂打開，使整個(gè)的儲(chǔ)能回路都帶有電，導(dǎo)致關(guān)閉不了儲(chǔ)能電機(jī)工。

1.4 斷路器的中間箱CT表面對(duì)支架放電

在斷路器運(yùn)行時(shí)，因?yàn)閿嗦菲髦虚g箱內(nèi)裝有的電流互感器在表面會(huì)有不均勻電場(chǎng)出現(xiàn)，通常情況下互感器制造商會(huì)把一層半導(dǎo)體膠涂在互感器表面，來解決表面電場(chǎng)不均勻情況。由于受空間影響使在裝配斷路器過程中，在進(jìn)行螺栓固定時(shí)刮落互感器周圍的半導(dǎo)體膠，導(dǎo)致在斷路器使用時(shí)在互感器的表面出現(xiàn)不均勻電場(chǎng)，進(jìn)而出現(xiàn)互感器表面對(duì)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(guī)程》要求的直流壓降法（電流要在100A以上）測(cè)量接觸的電阻電流，不然就要對(duì)滅弧室進(jìn)行更換。

1.6 斷路器合閘增大彈跳時(shí)間

（1）進(jìn)行觸頭彈簧的更換或者對(duì)觸頭彈簧的初始?jí)毫M(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。（2）對(duì)超過0.3mm的拐臂和軸銷，就需要對(duì)拐臂和軸銷進(jìn)行更換。（3）對(duì)傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)機(jī)構(gòu)處于合閘的位置超過主動(dòng)臂的死點(diǎn)時(shí)傳動(dòng)比較少特點(diǎn)，往死點(diǎn)方向調(diào)整機(jī)構(gòu)，可以降低觸頭合閘的彈跳。

2 高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)

（1）SF6斷路器包括主觸頭和弧觸頭，弧觸頭主要是進(jìn)行滅弧操作，當(dāng)斷路器閉合時(shí)，測(cè)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(lián)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(cè)量出的回路電阻反映出來。在分閘時(shí)，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(xiàn)在弧觸頭上時(shí)，斷路器將會(huì)被燒壞。有效接觸時(shí)間就是指分離主觸頭到弧觸頭的時(shí)間，也可稱作有效接觸行程。同時(shí)對(duì)合、分閘進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于同期和合分閘時(shí)間的電路測(cè)量原理，把信號(hào)測(cè)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(shí)，會(huì)有電流通過信號(hào)線，電隔離器、電壓比較器把信號(hào)輸出；如果分開斷路器時(shí)，沒有電流在信號(hào)線上流過，是低電平輸出信號(hào)，保證有足夠的有效接觸行程和時(shí)間作用在弧觸頭上，才會(huì)順利地對(duì)斷路器進(jìn)行滅火。對(duì)斷路器工作時(shí)的回路電阻進(jìn)行檢查時(shí)，可以使用動(dòng)態(tài)回路檢測(cè)法來對(duì)弧觸頭的有效接觸時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的電阻就是動(dòng)態(tài)回路電阻，而靜態(tài)回路電阻就是通過檢測(cè)斷路器在閉合情況下得到的電阻。（2）對(duì)開斷電流進(jìn)行累計(jì)監(jiān)測(cè)。在分閘時(shí)，通過高壓電流互感器以及二次電流傳感器對(duì)斷路器的主電流的波形進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量觸頭在接觸開斷電流時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得開斷電流值，然后再進(jìn)行計(jì)算，如果開斷電流的加權(quán)累計(jì)值高于最大值，那么就要對(duì)其進(jìn)行更換或檢驗(yàn)，還能將測(cè)量觸頭的磨損度間接的顯示出來。

3 直流電阻測(cè)試儀器特點(diǎn)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(jiǎn)單方便。測(cè)量速度非?？?，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)穩(wěn)定。同時(shí)具有自動(dòng)放電和放電指示功能，減少誤操作，保證設(shè)備及人員安全。（2）直流電阻測(cè)試儀采用典型的四線測(cè)量法。用來增強(qiáng)測(cè)量電阻的準(zhǔn)確性。全程控制恒流源、全程控制前置放大器、轉(zhuǎn)換器是電路測(cè)量的主體。通過中央控制單元對(duì)恒流源的有效控制，使得外部待測(cè)的負(fù)載電流變得恒定，并且精度很高，接著會(huì)處理測(cè)試電壓以及當(dāng)前測(cè)試電流等獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得實(shí)際的電阻數(shù)值。直流電阻測(cè)試儀器可儲(chǔ)存大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且可以將這些數(shù)據(jù)打印出來。如果發(fā)生儀器復(fù)位或掉電現(xiàn)象，儲(chǔ)存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不會(huì)隨之丟失。

4 直流電阻測(cè)試的應(yīng)用

（1）斷路器回路電阻測(cè)試是斷路器的型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)等相關(guān)規(guī)程規(guī)范都明確要求的一項(xiàng)重要的設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)手段。測(cè)試時(shí)要先將電器接點(diǎn)輔助恒流源接于電壓測(cè)試線的兩端，由試品電阻形成了電壓測(cè)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(tài)下運(yùn)行，則電壓回路系統(tǒng)的整體電阻相對(duì)很小，在電壓測(cè)試端的電壓值也較小，說明了信號(hào)未啟動(dòng)，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(tài)下運(yùn)行，電壓測(cè)試端的電壓也就相對(duì)很大，說明了斷路器尾端和電壓線的接觸不好，此時(shí)應(yīng)及時(shí)將提示信號(hào)啟動(dòng)，提醒操作者接觸不良這一狀況。（2）采用高頻開關(guān)電源對(duì)大于100A的直流電進(jìn)行測(cè)試，在對(duì)制造商規(guī)定要求測(cè)體兩端進(jìn)行測(cè)試的同時(shí)，還要對(duì)被測(cè)體有電流通過時(shí)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)內(nèi)部電流分流器電路以及電壓輸入端的電壓進(jìn)行采樣，通過放大器把獲得的信號(hào)放大，同時(shí)將模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后利用微處理器，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、計(jì)算和處理，計(jì)算電壓與電流的比值，并將被測(cè)體的直流電阻計(jì)算出來，最后顯示器只顯示測(cè)量的電流及電阻，并且如果測(cè)試電流的回路有接觸不良或斷線等現(xiàn)象時(shí)，儀器會(huì)根據(jù)電流分流器上的電壓進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

5 結(jié)束語

文章對(duì)斷路器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的常見故障進(jìn)行分析，并提出了對(duì)應(yīng)的處理措施，將高壓斷路器相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)與積累。在日后的工作中，還要努力學(xué)習(xí)，積極探索，持續(xù)創(chuàng)新，在電力系統(tǒng)中，確保電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)時(shí)刻保持良好，以達(dá)到安全穩(wěn)定供電的目的。高壓斷路器是電力系統(tǒng)最重要的控制和保護(hù)設(shè)備。通過直流電阻的測(cè)試使所得到數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠，直流電阻測(cè)試對(duì)今后高壓斷路器故障判斷和分析起到了重要的作用。

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