直流电阻测试在高压断路器故障判断与分析中的应用

汤占平　朱牟

摘 要：变压器出厂交接和预防性试验的基本项目是变压器绕组的直流电阻，也是作为变压器出现故障后需要进行重要检查的项目。直流电阻测试在线监测与故障诊断在电气设备的故障诊断和智能决策领域受到了越来越多的关注。用于测量时，往往不能反映真实情况，造成误判断。为此研制出了具有使用方便、灵活、简单的直流电阻测试仪，此仪器不仅用于现场检修，更适用于及时发现现场问题和解决问题。

关键词：高压断路器；故障判断；直流电阻测试应用

引言

在近期的测试实验中，在确保仪器接线正确合理的情况下，并排除感应电压干扰的影响，进一步检查在试验中所用的测试线（特别是电压测试线）接触是否良好，成功地避免了因为接触不好或线路断掉而得到错误的测试数据，从而了解了高压断路器工作情况，有利于保证电网安全、可靠和稳定运行。

1 高压断路器故障原因分析

1.1 高压断路器的拒分和拒合

操作机构出现拒动现象时，通常需要分析出现拒动的原因，需要判断出是机械自身故障还是二次故障回路原因造成的。也存在正常二次回路的情况下，在操作机构的主拐臂处的连接方向轴头出现较大的间隙，尽管操作机构运行正常，但是由于断路器分合闸联杆不能进行连动动作，会影响断路器的正常运行不。对操动机构所有的连接部件进行间隙检查，用合格的高硬度零件来取代不合格部件。

1.2 断路器的误分

封堵所有检查出来的漏点。把机箱内的加热驱潮装置打开，对输出拐臂联杆进行密封胶套安装。断路器在正常运行时，尽管没有机械分闸动作和其他的电源也不会导致断路器出现分闸。在确定为不是操作失误造成时，需要对操作机构和二次回路进行检查。如果在操作机构箱内的辅助开关接点检查出短路现象，就会导致进过短路点的分闸电源和分闸线圈连通，从而出现闸误分的现象。

1.3 断路器机构储备能量后，储能电机不会停

在合闸之后，操作机构的储能电机开始运行，直到弹簧的储存满能量后，会发出已储能信号。储能回路安装的断路器是起到行程开关常闭接点和常开辅助接点的作用，辅助开关的常开接点会在断路器合闸后进行接通，开启储能电机的运转，弹簧的能量储满后，行程开关常闭的接点通过机构摇臂打开，切断储能回路，关闭储能电机。行程开关常闭接点通过调整行程开关的安装位置，进而使摇臂在最高位置时将其打开。在储能电机工作的情况下，由于弹簧能量储满之后，行程开关常闭的接点没有通过机构摇臂打开，使整个的储能回路都带有电，导致关闭不了储能电机工。

1.4 断路器的中间箱CT表面对支架放电

在断路器运行时，因为断路器中间箱内装有的电流互感器在表面会有不均匀电场出现，通常情况下互感器制造商会把一层半导体胶涂在互感器表面，来解决表面电场不均匀情况。由于受空间影响使在装配断路器过程中，在进行螺栓固定时刮落互感器周围的半导体胶，导致在断路器使用时在互感器的表面出现不均匀电场，进而出现互感器表面对支架放电的情况。

1.5 断路器直流电阻增大

改变灭弧室触头的超行程和开距，用《规程》要求的直流压降法（电流要在100A以上）测量接触的电阻电流，不然就要对灭弧室进行更换。

1.6 断路器合闸增大弹跳时间

（1）进行触头弹簧的更换或者对触头弹簧的初始压力进行适当调节。（2）对超过0.3mm的拐臂和轴销，就需要对拐臂和轴销进行更换。（3）对传动的机构进行调整，根据机构处于合闸的位置超过主动臂的死点时传动比较少特点，往死点方向调整机构，可以降低触头合闸的弹跳。

2 高压断路器在线监测

（1）SF6断路器包括主触头和弧触头，弧触头主要是进行灭弧操作，当断路器闭合时，测量得到的回路电阻取决于主触头和弧触头接触电阻的并联值。在普通状况下，弧触头接触电阻大于主触头接触电阻，因此弧触头的烧损情况不能通过测量出的回路电阻反映出来。在分闸时，首先需要分离主触头，并将电流传输给弧触头，电弧首先出现在弧触头上时，断路器将会被烧坏。有效接触时间就是指分离主触头到弧触头的时间，也可称作有效接触行程。同时对合、分闸进行测量。对于同期和合分闸时间的电路测量原理，把信号测量线分别连接在断路器的断口处和末端，如果合上断路器时，会有电流通过信号线，电隔离器、电压比较器把信号输出；如果分开断路器时，没有电流在信号线上流过，是低电平输出信号，保证有足够的有效接触行程和时间作用在弧触头上，才会顺利地对断路器进行灭火。对断路器工作时的回路电阻进行检查时，可以使用动态回路检测法来对弧触头的有效接触时间进行检测，检测的电阻就是动态回路电阻，而静态回路电阻就是通过检测断路器在闭合情况下得到的电阻。（2）对开断电流进行累计监测。在分闸时，通过高压电流互感器以及二次电流传感器对断路器的主电流的波形进行测量，测量触头在接触开断电流时，对数据进行处理后获得开断电流值，然后再进行计算，如果开断电流的加权累计值高于最大值，那么就要对其进行更换或检验，还能将测量触头的磨损度间接的显示出来。

3 直流电阻测试仪器特点及基本原理

（1）体积小巧、重量轻。都是中文菜单操作，而且操作简单方便。测量速度非常快，数据精准稳定。同时具有自动放电和放电指示功能，减少误操作，保证设备及人员安全。（2）直流电阻测试仪采用典型的四线测量法。用来增强测量电阻的准确性。全程控制恒流源、全程控制前置放大器、转换器是电路测量的主体。通过中央控制单元对恒流源的有效控制，使得外部待测的负载电流变得恒定，并且精度很高，接着会处理测试电压以及当前测试电流等获得的数据，进而获得实际的电阻数值。直流电阻测试仪器可储存大量的实验数据，并且可以将这些数据打印出来。如果发生仪器复位或掉电现象，储存的实验数据并不会随之丢失。

4 直流电阻测试的应用

（1）断路器回路电阻测试是断路器的型式试验、出厂试验、交接试验和预防性试验等相关规程规范都明确要求的一项重要的设备质量检测手段。测试时要先将电器接点辅助恒流源接于电压测试线的两端，由试品电阻形成了电压测试线的回路。若断路器的尾端接上电压线以后，小电流恒流源是在恒流状态下运行，则电压回路系统的整体电阻相对很小，在电压测试端的电压值也较小，说明了信号未启动，意味着断路器尾端和电压线的接触良好；若断路器的尾端接上电压线以后，小电流恒流源并没有在恒流状态下运行，电压测试端的电压也就相对很大，说明了断路器尾端和电压线的接触不好，此时应及时将提示信号启动，提醒操作者接触不良这一状况。（2）采用高频开关电源对大于100A的直流电进行测试，在对制造商规定要求测体两端进行测试的同时，还要对被测体有电流通过时产生的电压进行测量，同时对内部电流分流器电路以及电压输入端的电压进行采样，通过放大器把获得的信号放大，同时将模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后利用微处理器，对数据进行滤波、计算和处理，计算电压与电流的比值，并将被测体的直流电阻计算出来，最后显示器只显示测量的电流及电阻，并且如果测试电流的回路有接触不良或断线等现象时，仪器会根据电流分流器上的电压进行准确的判断。

5 结束语

文章对断路器在运行过程中出现的常见故障进行分析，并提出了对应的处理措施，将高压断路器相关技术经验进行总结与积累。在日后的工作中，还要努力学习，积极探索，持续创新，在电力系统中，确保电气设备的运行状态应时刻保持良好，以达到安全稳定供电的目的。高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。通过直流电阻的测试使所得到数据更加稳定可靠，直流电阻测试对今后高压断路器故障判断和分析起到了重要的作用。

参考文献

[1]周文波，李长青.变压器线圈直流电阻测量及其结果分析[J].黑龙江水利科技，2005，6.

[2]白丽，胡晓光.断路器故障诊断专家系统研究[J].东北水利水电，2012，1.