斷路器回路電阻增大原因分析

劉超++趙中標

摘 要：回路電阻是影響斷路器運行質量的基本要素之一，通過分析斷路器回路電阻值超標的原因，可有效提高設備安全運行的可靠性 。

關鍵詞：斷路器 回路電阻 接觸電阻

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0082-01

斷路器導電回路電阻的大小，直接影響通過正常工作電流時是否產生不能允許的發熱，及通過短路電流時開關的開斷性能，它是反映安裝檢修質量的重要標志。

1 回路電阻

斷路器的回路電阻有斷路器導體部分的固有電阻和接觸點的接觸電阻組成。如式：

R = Ra+Rb

式中：R-回路電阻、Ra-固有電阻、Rb-接觸電阻。

固有電阻是指單導體構成電流回路時即無接觸連接部件導電回路的電阻[4]；接觸電阻又由收縮電阻和表面電阻兩部分組成。由于兩個導體接觸時，因其表面非絕對的光滑、平坦，只能在其表面的一些點上接觸，使導體中的電流線在這些接觸處劇烈收縮，使接觸面積大大縮小，使電阻增大，此原因引起的接觸電阻稱為收縮電阻[2]。另外由于各導體的接觸面因氧化、硫化等原因會存在一層薄膜，該膜使接觸過度區的電阻增大，該原因引起的接觸電阻稱為表面電阻。即：

Ra=Re +Rf

式中：Re-收縮電阻、Rf-表面電阻。

收縮電阻又可用下式來表示：

式中：P-觸頭材料，ε-變形系數0.3<ε

式中的ε與n隨觸頭的接觸情況而變化，同時由于通過電流的大小不同、觸頭溫度不同，溫度對P、ε、HB都有影響。表面電阻與觸頭表面有關，表面膜由電阻率很大的氧化物、硫化物、灰等組成，例如觸頭上的Cu2O膜的電阻率可達5×102 Ω·cm，相當于銅的電阻率1.75×10-6 Ω·cm的2.86×108倍，因此Cu2O表面膜近于不導電，對于電力技術中應用的觸頭來說，表面膜卻往往合閘時被機械破壞或施加電壓時被擊穿而破壞，氧化物產生的電阻，比收縮電阻大幾萬倍以上。因此回路電阻R=Ra+Rb=Re+Rf，偏大主要原因就是Rf變大。

2 斷路器回路電阻測試方法（電壓降法[2]）

斷路器導電回路電阻的測量，是在斷路器處于合閘狀態下，采用直流電壓降法進行測量，現場常用的測量方式有電壓降法（電流—電壓表法）和微歐儀法。電壓降法在被測回路中，通以直流電流時，在回路接觸電阻上將產生電壓降，測出通過回路的電流值及被測回路上的電壓降，根據歐姆定律計算出接觸電阻。其中：（1）回路通入的直流電流（至少應是單相全波整流）值不小于100 A；（2）測量應選用反映平均值（如電磁式）的儀表，測量表計等的精度不低于0.5級；（3）毫伏表接在被測回路內側在電流回路接通后再接入，并防止測量中斷路器突然分閘或測量回路突然開斷損壞毫伏表。

3 斷路器回路電阻增大原因

（1）斷路器在切斷近區短路故障電流時，斷路器會在動靜觸頭發生弧光，使觸頭過熱觸頭燒損，甚至會發生熔焊。

（2）斷路器在切斷工作電流時，觸頭燒損，碳化。

斷路器容量過小時，斷路器的接面與通過的電流不相適應會造成觸頭過熱。若有大容量設啟動或短路電流通過觸頭時，斷路器會在動靜觸頭發生弧光，使觸頭過熱甚至會發生熔焊。此時可更換大容量斷路器，并且注意一般不能用斷路器啟動負荷。用斷路器直接啟動負荷時，不能頻繁操作，而斷路器的容量應比設備的額定電流大1.5～2.0倍。

（3）滅弧室安裝位置不正確[4]。

（4）斷路器運行時間長久，操作次數頻繁造成斷路器靜觸頭壓力鋼板張力降低，靜觸頭觸指與動觸頭接觸不緊密。

（5）測試過程中強電場干擾。

當環境干擾對回路電阻測量結果產生較大影響時，可考慮采用將斷路器單側接地或兩側同時接地進行測量。當采用雙側同時接地時，應對測量結果進行進一步處理如下：斷路器合閘，雙側接地，接入回路電阻測量儀，測得斷路器電阻與地阻的并聯電阻值R0；斷路器分閘，再次測量地阻電阻值Re；斷路器回路電阻值為：

R=Re×R0/（Re-R0）。

（6）負荷的變化。

電力負荷的變化會影響設備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會超過規定的75℃，但若負荷增加的較多時（如比平時增加1倍或幾倍），或者線路受到短路電流沖擊后，設備的連接薄弱環節就會發熱，發熱后連接點的材料會發生變形、氧化、硫化等物理和化學變化，發熱后如不及時發現，再次受負荷沖擊后，又會過熱，經過多次反復的惡性循環，接頭的連接狀況越來越差，甚至造成接頭熔斷。

4 案例分析

近日在對某110 kV變電所預試工作中，試驗發現35 kV的313斷路器回路電阻A相嚴重超標，試驗數據如表1。

據了解，313斷路器從2004年至今日均負荷16000 kVA，最大負荷20000 kVA；2007年2月6日A、B相站內跌落熔斷器閃絡爆炸；313斷路器過流保護動作；313斷路器由于在切斷近區短路故障電流時，斷路器在動、靜觸頭發生弧光，觸頭發熱，發熱后連接點的材料發生變形，硫化，發熱后未發現，斷路器依舊運行。在頻繁受負荷沖擊后，由于經過多次反復的惡性循環，接頭的連接狀況越來越差，造成313斷路器回路電阻嚴重超標。

5 結語

斷路器導電回路電阻缺陷的早期發現和處理，對于保證電力設備的安全運行有重要的意義。將給斷路器的運行和維護減少不必要的麻煩。斷路器回路電阻值超標時，應該從設備的材質、設備實際運行的負荷電流、檢修工藝等諸方面查找原因，對超標電阻的處理應具有科學性，避免盲目處理，才能有效提高設備安全運行的可靠性。

參考文獻

[1] GB763—10，電力工業國家標準選編[S].

[2] 李建明，朱康.高壓電氣設備試驗方法[M].北京：中國電力出版，2001.

[3] 郭仲禮.高壓電工實用技術[M].北京：機械工業出版社，2010.

[4] 徐國政.高壓斷路器原理和應用[M].北京：清華出版社，2000.