[發明專利]一種電氣設備回路電阻測試系統及接觸狀態評估方法

有效

• 申請號: 201410157254.4
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103926466A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 魯鐵成;周蠡;張博;余光凱;萬家偉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14;G01R31/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

????本發明提出一種電氣設備回路電阻測試系統及接觸狀態評估方法，屬于回路電阻檢測技術領域。針對各類電氣設備導電回路節點性能檢測的需要，綜合各類電氣設備導電回路節點接觸電阻的特點和回路電阻測量的基本范圍，在滿足

抗電磁干擾以及測量準確性的基礎上，精確測量電氣設備的回路電阻；同時提供一種通過回路電阻隨沖擊電流增長的變化率評估電氣設備接觸狀態的方法。

背景技術

電氣設備導電回路節點的接觸電阻，是由導電連接件的觸頭或各類導線壓接頭間的接觸電阻和它兩端的導體連接部分所組成的。由于導體電阻遠遠小于回路的接觸電阻，所以回路電阻基本上是由接觸電阻決定的。接觸電阻的測量原理的科學性，將直接影響到測量值精度。

電氣設備導電回路節點有很多類型，但其接觸電阻的物理模型是相同的，即接觸電阻由收縮電阻和膜電阻兩部分構成。收縮電阻是指導電連接件觸頭間的金屬觸點，其特征是點接觸，即使外力將其合的再緊密，也只是接觸點多少的不同。由于接觸是點接觸，使得通流面積變小很多，導致接觸處的電阻會大很多，這個電阻就稱為收縮電阻；膜電阻是指導電連接件分開后，由于空氣的氧化作用，還有其他的因數影響，會在導體觸頭處產生一層氧化膜，導致導體的導電性能變差，氧化膜的存在會明顯增加電阻，這部分原因引起的電阻，稱為膜電阻。接觸電阻主要就是由膜電阻和收縮電阻組成的。接觸電阻的存在，會導致導電連接件接觸部分電損耗增大，接觸處溫度升高，造成導電連接件故障，影響系統安全運行。

接觸電阻屬于微歐級別的小電阻，傳統的測量微電阻的方法有電壓降法和微歐儀法。工程上高電壓大容量導電連接件回路電阻測試，通常采用四端子接線的直流壓降法，在回路中作用電流，根據電壓降和通過的電流測量得到回路電阻。《電力設備預防性試驗規程》規定直流壓降法電流不小于100A。傳統的回路電阻測試采用開關整流電源，體積重量大，不便攜帶且功能較單一。有文獻報道采用矩形脈沖電源，但只適用于無感電路。也有文獻提出用電容電感組成二階振蕩電路，二階振蕩電路則可通過采樣電流峰值附近的信號消除電感對測量結果造成的影響，但是其電流峰值也僅為100A，而且持續時間較短，對于消除觸頭的表面膜不利。

電氣設備導電回路節點接觸電阻的阻值一般在幾十微歐到數百微歐，所以要精確測量其阻值，必須通以大電流。國家推薦的測試電流為100A，但是隨著近期的研究表明，回路電阻在100A的直流電源和在300A的直流電源下測得的阻值存在著一定得差異，300A的電流源下測得的回路電阻值更為準確。同時，多個斷路器生產廠家發現，1000A電流下的測量值將更能反映觸頭的導通狀態。這些研究均表明，回路電阻的精確測量必需采用能輸出更大電流的電源。

目前，國內外的回路電阻測量儀器大多采用開關電源，只能輸出100A到300A的電流，要產生更大的電流，則設備成本和重量都將大大增加，基本不能滿足現場測試儀的要求。國外有文獻報道，采用電解電容器組作為儲能電源，能夠放出1kA的電流，但是電容器組本身質量就達10kg，再者電解電容器使用維護十分困難，不能滿足工程應用要求。

科技的進步和發展使各學科間的聯系越來越緊密，電氣設備測試技術發展也依賴于其他學科的發展成就。近年來，有一種稱超級電容器的儲能元件，被廣泛的應用到重要的工業領域中，如航空航天、起重機、電動汽車、UPS電源，再生能源和軍事領域。超級電容器，由表面多孔活性炭和有機電解液組成，外部通過氬弧焊方法焊接外殼密封并通過電極與外部環境聯接。超級電容器功率特性優異，與同體積的電池相比，具有10倍以上的功率密度和100倍以上的充放電速率。超級電容器的特大電容量、內阻小、充放電速率高、安全系數高、充放電線路簡單和長期使用免維護等優良特性，為電氣設備回路電阻檢測裝置的研制，提供了堅實基礎。

發明內容

?本發明提出一種電氣設備回路電阻測試系統及接觸狀態評估方法，應用超級電容器產生千安級長波頭的沖擊電流，針對電力系統各類電氣設備導電回路節點（GIS導電回路、高壓斷路器、高中壓隔離開關和高中壓母排等）呈現的回路電阻的差異性，得到電氣設備的回路電阻值，評估電氣設備導電回路節點的接觸狀態。若測試對象為高壓斷路器還可得到其合閘電阻、回路電阻值以及回路電阻的變化曲線。

一種電氣設備回路電阻測試系統，本系統可以產生千安級的沖擊電流，用于回路電阻的測量，可以消除測量引線自身電阻和連接時接觸電阻的影響，精確的測量各類電氣設備的回路電阻；適用于各類電氣設備導電回路電阻的特點和回路電阻測量的基本范圍，有針對性的對各類電氣設備回路電阻進行現場檢測。