當前,在規(guī)模不斷擴大的電力系統(tǒng)中,對電力系統(tǒng)的可靠性運行要求也越來越高?;芈冯娮鑵?shù)不僅是開關類設備中*重要的特性指標,也是異常狀況早期告警的關鍵信息之一。作為一項可靠指示和指標,回路電阻參數(shù)常被用在連接失效預測或系統(tǒng)性能衰變評估中,參數(shù)值的大小會對通載額定工作電流的斷路器溫升和短路狀態(tài)下的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性產生直接影響 [1]。
回路電阻的組成主要包括材料的本體電阻、連接處電阻及觸頭之間的接觸電阻(以接觸電阻為主)。根據(jù)預防性試驗規(guī)程 DL/T 596中的規(guī)定,在現(xiàn)場工作中必須對斷路器進行回路電阻的測量試驗 [2]。回路接觸電阻的增大可能是因為動靜觸頭的壓力不足,或表面氧化等。這些情況都可能引起觸頭發(fā)熱,以至燒熔在一起,產生拉弧。嚴重時會引發(fā)設備運行異常甚至引發(fā)電網停電事故。在工程交接和預防性實驗中均需要密切注意回路電阻值的變化。
回路電阻測試儀(Loop Resistance Tester),又稱接觸電阻測試儀(以下簡稱“回阻儀”)。電氣從業(yè)人員要保證回阻儀的性能穩(wěn)定并對回路電阻值進行準確測量,確保量值傳遞工作是非常重要的。
1 ?回路電阻測試儀的性能
較普遍的臺式回阻儀面板結構如圖1所示。目前市場上已大量出現(xiàn)了便攜的手持式回阻儀,面板有所不同,如圖 2所示。
對比手持式和臺式面板可以看出,手持式在整體功能按鍵上都做了簡化。此款儀器現(xiàn)已在浙江省電力系統(tǒng)中較為普遍。*右側按鍵除了作為開關鍵以外也作為測試鍵使用。右鍵用來選擇功能,上下鍵做功能的調節(jié)使用。以往電力系統(tǒng)普遍采用常規(guī)的雙臂直流電橋,在測試過程中,由于輸出電流大小與時長的不足,難以發(fā)現(xiàn)變壓器線圈存在的缺陷。受到油膜和氧化層的影響,對高壓開關導電回路的接觸電阻進行測量時,則無法得到真實的接觸電阻值,可能會測得偏大的數(shù)值。根據(jù) DL/T 845.4—2019《中華人民共和國電力行業(yè)標準電阻測量裝置通用技術條件》的要求,對回阻儀的測量輸出電流作出不小于
100A 的規(guī)定,以此確保儀器測量的準確度。
現(xiàn)在市場上較常見的回阻儀一般分為內置電源和外置電源兩種。不同廠家、不同型號的外置電源回阻儀,測試電流可選擇范圍在 100 ~ 600A,并可存儲或通過藍牙裝置傳輸至移動端。時間范圍均設定為滿足標準中不小于 1min的要求。
便攜式回阻儀由于采用內置電源,體積小,所以容量偏低,只能滿足 100A 電流的輸出。它的核心是恒流源發(fā)生模塊,將輸入的較低的直流電壓轉換為 100A 的恒流源輸出。
部分回阻儀采用的開關電源技術,能在長時間避免連續(xù)的脈沖式大電流的輸出 ;數(shù)字信號處理技術能使儀器分辨率達到 0.001μΩ。這些技術使儀器測試時不但可順利擊穿觸頭氧化膜,還能保持數(shù)值準確。即使現(xiàn)場環(huán)境存在一定程度的干擾,大部分儀器依然能保持較好的穩(wěn)定性和重復性。
同時,大部分回阻儀選用的 CPU 都具有較高的性能,在電流選擇“自動”擋位時可自動對量程進行切換。若儀器溫度超過內部設置溫度,會自動斷開電流,以保證設備的安全運行。
內置電源的回阻儀大多配有 RS232串口或 USB,這樣可以很方便地完成與計算機的通信。目前一部分型號的儀器安裝了藍牙裝置,使通信過程更加方便。
2 ?回阻儀的工作原理
外接電源的回阻儀采用高頻開關電源提供100 ~ 600A的測試電流。若電流設置選擇“自動”擋位,當測量鍵被按下時,高頻開關電源就會自動輸出相對合適的電流值 ;若選擇對應電流擋位則會對應輸出相應的電流。電路采樣后,所獲的信號將會通過放大器放大,再進行信號轉換,*后通過對數(shù)據(jù)的濾波、運算、處理后,通過顯示器顯示電流和電阻值。
回阻儀所采用的方式以四線制測量法為主。對其進行校準和檢測的過程也同樣采用此法。直流壓降法基本原理見式(1),即直流電阻的歐姆定律。(1)如圖 3所示,當設備通電時,電流源經“I+”、“I-”兩個端口,供給被測電阻 RX 電流。電流經電流表讀取,電壓表讀取 RX 兩端的電壓降。*后算出被測電阻值,并在屏幕上顯示出來。
若回路中有因接觸**或連接點斷開等問題導致的線路不通,回阻儀會自動斷開電流輸出,部分儀器還配有蜂鳴報警器,起到警示操作人員的作用。
3 ?回阻儀檢測常見故障及原因分析
在實驗室對回阻儀的校準(檢定 / 檢測)過程中,可能會遇到不同種類的故障,影響儀器的正常工作。為了確?;刈鑳x校準過程的順利有效進行,下面根據(jù)實驗室校準過程中可能出現(xiàn)的故障進行梳理分析。
(1)外接 220V 交流電源(不可接入直流電源或 380V交流電源),打開開關后風機無運轉,顯示屏無顯示。這一現(xiàn)象出現(xiàn)的可能原因有 :電流源不通、保險絲熔斷或未安裝等。可通過更換電源線或檢查保險絲的方式排查。若更換保險絲后,通電再次熔斷,則需聯(lián)系生產廠家解決。若該型號為內置電源,則可能無風機配置或無保險絲。若按下開關后屏幕無顯示,原因可能是電池沒電(蓄電不足或電池損壞)或屏顯損壞??赏ㄟ^接入電源進行充電排查電池原因。若電源接入后屏幕仍無顯示,則可能是屏幕損壞或接觸**,建議返廠維修。
(2)當回阻儀正常開啟并選擇電流擋位后,按下“測試”鍵,無電流值顯示,或顯示“電流故障”,亦或是直接斷開測試,均有可能是測試回路未閉合的原因??赏ㄟ^排查電流線接線問題(包括但不限于重新搭接或重夾標準源側電源夾、重連或扭動設備側接口),以確認各觸點接觸良好。也可重新閉合“測試”開關排除開關接觸**等問題。
(3)當測試電流正常并順利對標準電阻進行測試時,電流輸出穩(wěn)定但電阻顯示值波動,可通過排查標準電阻端子觸頭接線是否接觸良好。若接口采用插入式接線,可改為線夾的方式改善接觸**的問題。若數(shù)值顯示異?;蜇撝担瑒t可能是因為線夾位置有誤或接反。目前常用儀器已較少出現(xiàn)這類情況,若線路接反通常直接報錯或自動斷開電流。
(4)回阻儀開始測試時,通電電流達不到 100A(差距較遠)。對于一般儀器,原因可能是電源電壓過低、測試所用電阻標準器負載過大、電壓輸出壓降過大、電源線內阻過大、電源線接觸**等。對于外置電源的儀器,排查方式可以先檢查電源是否合格。若測試用導線太長或導線的截面積過小,則導線電阻的增大也會加大線路負載??稍跐M足工作要求的情況下適當將導線長度縮短或更換為截面積更大的導線。若儀器搭配專用電源線,可將專用電源線換上。有的廠家所配電源線過細,這會導致在規(guī)定通電時間內電源線持續(xù)發(fā)熱,影響內阻和電源輸出。接觸**的情況需對接頭重新連接。接頭松動可以通過更換旋鈕或添加夾片的方式改善。在對內置電源儀器排查故障時,有的儀器因內置電源本身容量不足,導致在負載增加時無法正常輸出電流,該情況需返廠由廠家解決。
(5)對于出廠日期比較早的舊儀器,若在測試過程中出現(xiàn)示值波動的情況,可能還有測試線纏繞的原因。這是因為電感線圈纏繞使得測試線互感值增加。此時需要將測試線拉開,避免纏繞,以減小互感值,避免回路電阻測試的不穩(wěn)定。