高压断路器直流电阻测量方法的研究

发表时间:2021/8/6   来源:《中国电业》2021年第10期   作者:李淑仪 张达芬
[导读] 直流电阻就是导体中不包括感性和容性部分的电阻。
        李淑仪 张达芬
        广安电气检测中心广东有限公司  广东东莞 523325
        摘要:直流电阻就是导体中不包括感性和容性部分的电阻。本文论述了采用直流电阻测试仪,对高压断路器的相极进行直流电阻测量的一种方法。本文论述的方法操作简单,精确度高,不仅可以作为制造商设计生产电器时的技术参考,也可以作为检测机构进行检测的一种方法依据。
        关键字:直流电阻,高压断路器
        对于所有的电器类产品,直流电阻都是他们的一个基本特性,并且能够直接地反映他们的导电性能。当直流电阻越小,证明其导电性能越好,直流电阻越大,其导电性能越差。所以,为了满足用户和市场的需求,在制造商生产一款产品前,必须是要考虑该产品的直流电阻值的。正因如此,能够正确地测量直流电阻就显得尤为重要。
1高压断路器示例
                图1是三相高压断路器的侧视图,现选取其中的一个相极进行测量,其他两个相极也依次进行。图中的A和B、C和D是该相极的两侧接线端子的接线孔。


2测量仪器的选择及其测量原理
        现在进行直流电阻测量一般是用直流电阻测试仪,而不再采用单臂和双臂电桥。直流电阻测试仪具有电流输出可调且稳定、自动计时、测速快、精度高、抗干扰能力强、数值显示直观、体积小、耗电少等优点。直流电阻测试仪测量的理论基础是欧姆定律,测量原理见图2:一导体X的直流电阻为Rx,将它连接至电流源,测量时,电流源输出电流,用电流表测量其电流值为I,在X两端并接一个电压表,电压表测得X两端电压为V,I与V经仪器内部运算,算出Rx=V/I。

3测量步骤
3.1 仪器的选择
        这里所说的仪器的选择是指选择具有合适电流档位的仪器,因为对于高压断路器的主回路直流电阻测量,GB/T 11022-2011规定试验电流应该取100A到额定电流之间的任一方便的值。所以在进行测量前,很有必要先选择具有此电流范围档位的仪器。该测量电流的要求是出于对测量精确度考虑的,如果选择的电流档位过低,小电流测出的直流电阻误差会增大,如果选择的电流档位过高,又会使导体过度发热而导致电阻增加。
        除了高压断路器外,其他一些电器产品如未规定测量电流,可采用该电器产品额定电流的10%进行测量便可,此值在短时间内是不会引起电阻增大,也可满足测量精度要求的。
3.2 测量线路的布置
        现在市面上的直流电阻测试仪大多是采用两个夹子作为采集电压和电流信号用,见图3,每个夹子连接一条电压和一条电流测量线,其中电流测量线比电压测量线截面积大。很多测量人员是把夹子直接夹在导体两端进行测量,但这种方法测得的直流电阻值是不准确的。因为从Rx=V/I得出,影响Rx有两个因素,一个是电压,另一个是电流。当电流一定时,这种方法采集到的电压除了导体X两端的压降,还包括了夹子与电压测量线的连接点,到导体X间的一部分夹子的压降,即所测得的数值还包含了这段夹子的直流电阻。
        正确的测量方法是:把两条电压和两条电流测量线拆离夹子,并确保四条测量线均已接在预制的接线端子上(这样接触更好,不会有线丝脱落),然后把同电位的电压和电流测量线(同颜色的)接至图1的A端子,另两条同电位的测量线接至D端子。在此应注意不能测量B和C间的直流电阻,因为正常使用时电缆线是有可能接在A和D端子上的,而A和D端子这两点间的电阻值最大,我们应按最严酷的情况来测量。另外,电压测量线应紧挨被测导体与其接触,电流测量线放置在电压测量线的上方,在这种布置方式下,就能确保所测的压降V只是导体A与D端子间的导体部分,而不包括其他的导电件。用螺栓或螺钉拧紧后,还需用手轻扯一下每条测量线,确定是否已拧紧。

3.3测量
        在测量线布置好后,就可以开始测量了。按下仪器的测量键,仪器会有几秒的采集信号和运算过程时间,在此过程结束后,仪器的显示屏上会显示所测的直流电阻值。在此值显示后的5s内,需记下该数值,对于有打印功能的仪器,也可以按下打印键把数值打印出来保存。一定要注意的是,在数值显示后的5s内必须停止测量,因为超过5s后,电流持续施加在导体上,会使温度逐渐升高导致直流电阻增大。
3.4测量结束后放电
        直流电阻测试仪面板上都会有一个放电键,当完成测量后,一定要按下该放电键,释放测量回路中有可能存储的电压,在完成放电操作后,才能进行后续的操作。一般来说,呈阻性的导体的电感是很小的,在测量结束后也不会有多少电压存储在它上面。但对于带有线圈绕组的电器产品,它们的电感量占比是很大的,当对它们测量直流电阻后,很有可能上面会存储较高的电压,此时就必须要进行放电操作。为了安全起见,不管是对什么产品进行直流电阻测量,在测量结束后,都需养成放电的习惯。
4结语
        电器在长久的使用过程中,会造成材料的一定老化,或者有可能出现接触不良等,这些情况会导致直流电阻增大,从而导致电器温升过高,能耗变大。如果是接触不良,还有可能出现打火现象。故在条件允许时,电器经过一段时间的使用后,需对其进行直流电阻测量,以监控电器导电回路的性能是否完好。
参考文献:
[1]GB/T 1984-2014;高压交流断路器
[2]GB/T 11022-2011;高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
[3]GB/T 7251.1-2013;低压成套开关设备和控制设备,第1部分:总则
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