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真空断路器电阻测量误差解析与说明

文章出处:本站   发布时间:2022-06-06 15:45:00    点击数:276
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,因此数据误差较大的原因有以下一点:

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;在分闸时,使动触头获得一定的初始冲击动能,提高动触头的初始加速度和拉断触头熔焊点;使真空断路器在合闸时能够借助于触头弹簧力得到平滑的缓冲,减轻冲击力。

通常,真空断路器的超行程只取触头开距的15%-40%。各种真空断路器的超行程各不相同,目前基本都用触头弹簧在分合闸时弹簧压缩量来表示。对于12kV真空断路器来说,一般为3-4mm。而对于运行中的断路器,习惯上是用超行程的减少量来表示触头的磨损量,以此间接估算真空断路器的电寿命,并依据超行程的减小值来确定触头接触压力是否在规定范围内。

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。超行程不能过大,否则会增大操作机构的合闸功,使合闸不可靠,甚至导致真空泡漏气;也不能太小,否则不能保证适当的合闸触头压力,动热稳定性下降甚至引起重合闸弹跳。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。



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。

由于两个导体接触时,因其表面非绝对的光滑、平坦,只能在其表面的一些点上接触,使导体中的电流线在这些接触处剧烈收缩,实际接触面积大大缩小,而使电阻增加,此原因引起的接触电阻称为收缩电阻。另由于各导体的接触因氧化、硫化等各种原因会存在一层薄膜,该膜使接触过渡区域的电阻增大,此原因引起的接触电阻称为表面电阻(或膜电阻)。接触电阻的存在,增加了导体在通电时的损耗,使接触处的切断能力,也是反映安装检修质量的重要数据。

由电流源经“I+、I-两端口(也称I型口),供给被测电阻Rx电流,电流的大小有电流表I读出,Rx两端的电压降“V+、V-”两端口(也称V型口)取出,由电压表V读出。通过对I、V的测量,就可以算出被测电阻的阻值。

1.3 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。观测条件不理想和不断变化,是产生测量误差的根本原因。

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、分点过程中吸收电弧及高温热量,对主静触头起到保护。这是因为在开关合分过程中,弧触头比主触头先接触后断开其材料是用铜钨复合而成;电阻率高于主触头的铜银,导电性能也差于铜银,通常回路接触电阻值不反映它的情况。

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,即在动触头被快速合后,静触头对动触头恢复弹性愈快。圆周压力愈大,其二者接触效果就愈好,反之则不理想。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,体现在工作部位的表面镀银磨损,划痕磨损或少许氧化,电解损伤方面上。在长期的工作原点上发生频繁运动磨合及损伤是不可避免的。

若是第⑴种情况影响了接触电阻,轻着可通过改变原点接触,缓解材料疲劳原点的强度;重则要进行解体大修,更换元件彻底解决。

若是⑵种情况的发生影响着接触电阻,则也可通过行程微调,改变原点接触,改善工作面,可以达到理想目的。

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。

表2是未使用铜棒测得回路电阻和使用铜棒后测得回路电阻数据对比(同一台断路器A相)。

序号

使用铜棒前回路电阻值(μΩ)

使用铜棒后回路电阻值(μΩ)



表2 数据对比

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。由于运行中的断路器材质、连接面积等已经确定、且为螺栓连接,接触压力固定,而接触面污染又是一个渐变过程。综上所述,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。也正因为如此,《电力设备预防性试验规程》规定通过测量断路器的导电回路电阻来判断断路器的设备状况。下面对该部分电阻进行具体分析:

触头表面磨损,导致表面凸点不断增多,表面粗糙度增加,导致连接面的有效接触面积不断改变,引起表面电阻的变化。
触头弹簧由于运行时间过长,导致金属疲劳,其张力变化引起触头压力的改变,从而引起表面电阻的变化。
触头表面磨损过多,超过断路器形程,从而使触头表面达不到额定压力,继而引起表面电阻的变化。
触头被电弧烧伤,至表面凸点增多和导电性能改变,从而引起表面电阻的变化。
其他因素致表面污染,引起表面电阻的变化。
4 处理措施







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