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引言
隨著我國國民經濟的快速發展,對電力的需求日益提高,電力工業的發展對社會的貢獻也日益突出,同時電力變送、傳輸時的安全問題也被電力部門所重視。電力設備的回路電阻是表征導電回路的聯接是否良好的重要參數,其值的大小直接影響正常工作時的載流能力和短路電流的切斷能力。各類產品的回路電阻都有規定的取值范圍,當超出規定取值范圍時,可能是導電回路中存在接觸不良。在預防性試驗和交接試驗中,需要準確測量電力系統中電力變壓器、開關、斷路器等大電流設備的回路電阻值,它們的回路電阻值主要取決于動、靜觸頭間的回路電阻。在大電流運行時,若連接處接觸不良會導致局部溫升增高,嚴重時甚至引起惡性循環造成氧化燒損。所以電網中運行的電力變壓器、開關、斷路器等設備的回路電阻,已成為安全運行考核、驗收的重要參數。
由于電力變壓器、開關、斷路器等設備的回路電阻很小,只有用很高的檢測電流,才能保證一定的精度和抗干擾能力,這是由于電力變壓器、開關、斷路器等設備的動、靜觸頭之間存在氧化膜,如果用較小的電流檢測,氧化膜對檢測結果的影響會偏大,但在大電流下檢測時氧化膜就會被擊穿,對檢測結果影響就比較小,所以理論上,檢測電流只要不超過額定電流,應該至少大于100A。
回路電阻測試儀是一種能提供大電流且能有效消除檢測電流波動對檢測結果產生影響的儀器,因此被電力系統、輸變電系統和高低壓開關制造廠等單位廣泛應用于對回路電阻的檢測。《回路電阻測試儀、直阻儀》國家檢定規程開始實施,然而目前使用的標準電阻所能承受的大允許電流均小于100A,不能達到回路電阻測試儀100A或更大的工作電流要求,因此難以用標準電阻直接比較法對其示值誤差進行檢測。本文通過對回路電阻測試儀的工作原理及《回路電阻測試儀、直阻100A型直流大功率有源標準電阻器對其進行檢測,檢測范圍可覆蓋被測回路電阻測試儀示值的全量限,從而保證整個測量過程的正確有效,使問題得到較好的解決。
1、回路電阻測試儀的工作原理
回路電阻測試儀的設計采用了高可靠性的大功率集成電路,由直流恒流源、前置放大器、A/D轉換器、指示裝置等部分組成,如圖1所示,是具有毫歐、微歐量程的低值電阻測量儀,操作簡單,可一鍵測量回路電阻、導線電阻、線圈的電阻等,且測試電流能自動穩流,保證了測試數據的穩定可靠。
圖1回路電阻測試儀結構原理示意圖
回路電阻測試儀在測量時,由高頻開關電源輸出100A或更大的電流,施加于被測電阻的兩個端鈕之間,通過采樣電路采集電流流過被測電阻所產生壓降的模擬信號,經前置放大器放大后,由A/D轉換器將模擬信號轉換成數字信號,再經微處理器對數據進行濾波、運算、處理,根據串聯電路電流處處相等的原理,通過歐姆定律R=U/I,由負載兩端的壓降U和回路中的電流I之比得出被測體的直流電阻值,如圖2所示。
2、回路電阻測試儀的檢測方法
2.1檢測項目及技術要求
1)外觀結構
回路電阻測試儀的主要標志應清晰明顯,接線端子完好,所有開關及按鈕應靈活可靠。通電檢查其工作性能是否正常。
2)電阻、電流允許誤差
如表1所示。回路電阻測試儀電阻示值的誤差:△=±(a%Rx+b%Rm)
式中:△-用誤差的形式表示的大允許誤差;
Rx-回路電阻測試儀電阻示值;
Rm-回路電阻測試儀滿量程值;
a-與回路電阻測試儀電阻示值有關的系數;
b-與回路電阻測試儀滿量程值有關的系數。
表1回路電阻測試儀準確度等級的要求
2.2檢測方法
針對回路電阻測試儀的工作原理,在滿足電流和功率的前提下,選用HTHL-100A型直流大功率有源標準電阻器,技術指標如表2所示,它等效于一個可調直流大功率電阻箱,數值能連續調節,可以滿足市場上大部分的回路電阻測試儀的檢測要求。
由于回路電阻測試儀是在大電流的條件下工作,為了消除引線電阻、提高測量精度,采用四線制接線測量法,如圖3所示。同時為了避免過熱,要求電流持續時間要短,使用牢固可靠的電流接線。根據規程的要求均勻的選取檢測點進行,其中須包含有顯示值的起始點、中間點和接近滿刻度點,將HTHL-100A型直流大功率有源標準電阻器前面板的測量盤置于相應的阻值,當回路電阻測試儀輸出電流后,用回路電阻測試儀的輸出示值直接同100A型直流大功率有源標準電阻器的數顯屏上讀數相比較,能大限度地提高測量的準確度。
表2 100A型直流大功率有源標準電阻器的技術指標
圖3回路電阻測試儀的檢測示意圖
3、使用中注意的問題
需要注意的問題有:必須將功能開關置于調零狀態時方可開機;開機后務必注意儀器前面板的正常指示燈是否亮,如果不亮則說明儀器工作不正常,應立即關機;儀器開機后,測量前應進行調零,只有調零正常,方能使用;不要接錯電流端與電位端;不要在回路電阻測試儀輸出電流的情況下突然關機;儀器使用后將回路電阻測試儀的電流端與儀器的C1、C2端鈕斷開后關機;實際檢定時,有時需將本儀器的C1端和P1端鈕(電流低端和電位低端)用導線連起來后使用;儀器關機后,如需再使用,應等待五分鐘后再開機。
4、結束語
日常送檢的回路電阻測試儀電流大都在200A以下,測量范圍在10μΩ~19mΩ之間,準確度等級基本上2.0級居多,而100A型直流大功率有源標準電阻器可以開展0.5級及以下等級的檢測,且測試范圍覆蓋了大部分回路電阻測試的測量范圍,因此100A型直流大功率有源標準電阻器能達到規程中對電阻示值誤差和工作電流示值誤差測量的要求,解決了對回路電阻測試儀的檢測難題,用來檢測回路電阻測試儀是可行的,具有很好的實用性,便于在計量部門推廣應用。
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