真空断路器回路电阻测量误差论文

【摘要】通过原理分析和实际应用试验，确定断路器触头表面磨损量是回路电阻测量准确与否的关键因素之一。对断路器进行超行程调整和表面氧化膜处理后，测量数据趋于稳定可靠，使得试验人员对于断路器运行状况的判断更加准确和明了。

引言

电力系统许多大电流电气设备在预防性试验和交接试验中需要准确测量回路的电阻值。断路器是电力系统重要的电气设备，国标GB763、GB50150和电力行业标准DL/T596对断路器导电回路电阻的测量均作了规定：在出厂试验、交接试验和预防性试验中均属于必检项目。电阻值是否符合产品技术条件的规定，是判断其导电回路、触头等是否接触良好或连结可靠的重要依据。

1导电回路电阻测量原理和方法 1.1 断路器导电回路电阻的原理

测量真空断路器每相导电回路电阻，实质上是检验动、静触头之间接触电阻的变化，进而判断触头是否良好。断路器导电回路直流电阻，实际上包括套管导电杆电阻、导电杆与触头连接处电阻和动、静触头之间的接触电阻。前两者基本是固定值，而动、静触头之间的接触电阻，由于各种因素的影响（如触头表面氧化、触头之间残存有机械杂物或碳化物、接触压力下降，接触面积减小、短路电流烧伤等），常常有所变化。

1.2回路电阻相关规程的技术标准

《GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求，每相导电回路的电阻值测量，宜采用电流不小于100A的直流压降法。测试结果应符合产品技术条件的规定。

《DL/T596-1996电力设备预防性试验规程》要求运行中自行规定，建议不大于1.2倍出厂值。

2影响测量误差的因素

测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身的构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生，通常把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三个方面综合起来，称为观测条件。

2.1导电回路电阻测量误差的分析

从断路器内部结构上着相关部件的特性的分析。 2.1.1导流部分

导流部分是由动主触头、动弧触头、静主触头、静弧触头，上接线端、下接线端及过渡触头、压气缸及喷嘴、提升杆组成。

动、静主触头是导流部分主要元件，它的工作面均是铜银复合材料精制而成，其电阻率小，导电性能强。在相对运动及接触中，是靠材料弹性强度产生的圆周压力（装配公差）组成，它们之间在运动产生的磨损程度，弹性恢复及接触静态后的圆周压强（压力）是会够成影响断路器在快合后导流回路接触电阻值由大变小的主要原因的。

动静弧触头在导流部分中主要作用是在断路器刚合、分的过程中

吸收电弧及高温热量，对主静触头起到保护。

2.2分析产生的误差

以上分析讨论得知：动静触头接触情况是够成接触电阻“异常”情况的主要原因。它取于： ⑴ 静主触头材料抗冲击疲劳恢复程度。体现在弹性强度上，即在动触头快速合后，静触头对动触头恢复弹性的程度。⑵动触头在原点的两处，即静触头与下端过渡触头的接触工作面磨损程度。

2.3提高测量精度的措施

以ABB 可抽出式VD4真空断路器为例，由于高压开关柜母线侧静触头一般情况下带电，所以进行回路电阻测量时需要将断路器小车推出。而小车推出后断路器动触头松动，影响回路电阻测量。所以需要使用制作专门的铜制棒料（以下简称铜棒）代替静触头的作用，即按照静触头的尺寸加工铜棒，使得动触头和铜棒之间的接触情况与动静触头接触情况相近，来模拟断路器实际工作状态。

可见使用铜棒模拟静触头可以较好的模拟断路器实际工作状况。 3 影响测量误差分析

由测试回路组成，可知测试数据包括三个部分之和，即导体电阻、固定接触面面电阻、活动接触面电阻之和。其误差分析如下。

3.1 导体电阻

导体电阻数值取决于导体材料、导体几何特征（包括面积、形状、长度等）、导体的温度等因素，在材料和几何特征固定时，其数值只受温度的影响，其直流电阻与温度的关系为：

Rt2=KRT1k=（235+t2）/（235+t1）

由式可见，其直流电阻与温度成正比。测量过程中温度固定，阻值也相对固定。

3.2 固定接触面接触电阻

固定接触面接触电阻包括集中电阻和表面电阻两部分。集中电阻为连接体两端由于形状不同带来的电流流线改变而产生的电阻，它只受导体形状的影响。表面电阻，其影响因素为材质、连接面面积、接触压力、接触面的污染。该部分电阻可以认为是恒定量。

3.3 活动接触面接触电阻

活动接触面接触电阻同样包括集中电阻和表面电阻两部分。集中电阻相对稳定，但表面电阻反应活动面的数值，活动面接触压力可能不稳定，导致数值不稳定。可以认为：回路总电阻的变化量就等于该部分接触电阻的变化量。下面对该部分电阻进行具体分析：

① 触头表面磨损，表面粗糙度增加。

② 触头弹簧由于运行时间过长，导致金属疲劳。 ③ 触头表面磨损过多，使触头表面达不到额定压力。 ④ 触头被电弧烧伤，至表面凸点增多和导电性能改变。 4 处理措施

综合上述分析，可以认为：触头受表面磨损、表面氧化、电弧烧伤等表面污染的影响，触头表面品质严重劣化，为测量数据误差较大的原因之一；触头弹簧经久疲劳，超行程减少至触头压力不稳，使表面接触面积时大时小。

4.1超行程调整

合闸操作中，开关触头接触后，动触头继续运动的距离为超行程。超行程的作用是保证触头在一定程度的电磨损后仍能保持一定的接触压力和可靠地接触面积。

通常，真空断路器的超行程只取触头开距的15%-40%。对于12kV真空断路器来说，一般为3-4mm。

当回路电阻测量值与上次值比较，变化量在1.2倍以上时，可以通过调整触头弹簧的压缩量，来适当调整超行程值。调整好后，重新测量回路电阻值，如果阻值稳定在50μΩ以下，基本判断断路器可以继续使用。

4.2实际测量结果

仍以以ABB 可抽出式VD4真空断路器为例，经过观察，动触头表面由于电弧放电存在氧化现象，而且使用时间较长，超行程超出标准要求。用砂纸将动触头氧化层打磨掉后，然后调整断路器超行程，再进行测量，测量结果如下表3所示：

表3 测量数据对比 5结束语

通过原理分析和实际应用试验，确定断路器触头表面磨损量是回路电阻测量准确与否的关键因素之一。对断路器进行超行程调整和表面氧化膜处理后，测量数据趋于稳定可靠，使得试验人员对于断路器运行状况的判断更加准确和明了。

参考文献

[1]宁夏电力公司电力科学研究院.《宁夏电力公司交流高压电气设备试验规程（2010年版）》.2010版

[2] 张裕生.高压开关设备检修和试验.北京.中国电力出版社.2004

[3] 李春松.高压断路器回路电阻测试数据分析及处理措施.湖南.2011