回路电阻范文

导语：如何才能写好一篇回路电阻，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：断路器 回路电阻 接触电阻

中图分类号：TM56 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0082-01

断路器导电回路电阻的大小，直接影响通过正常工作电流时是否产生不能允许的发热，及通过短路电流时开关的开断性能，它是反映安装检修质量的重要标志。

1 回路电阻

断路器的回路电阻有断路器导体部分的固有电阻和接触点的接触电阻组成。如式：

R = Ra+Rb

式中：R-回路电阻、Ra-固有电阻、Rb-接触电阻。

固有电阻是指单导体构成电流回路时即无接触连接部件导电回路的电阻[4]；接触电阻又由收缩电阻和表面电阻两部分组成。由于两个导体接触时，因其表面非绝对的光滑、平坦，只能在其表面的一些点上接触，使导体中的电流线在这些接触处剧烈收缩，使接触面积大大缩小，使电阻增大，此原因引起的接触电阻称为收缩电阻[2]。另外由于各导体的接触面因氧化、硫化等原因会存在一层薄膜，该膜使接触过度区的电阻增大，该原因引起的接触电阻称为表面电阻。即：

Ra=Re +Rf

式中：Re-收缩电阻、Rf-表面电阻。

收缩电阻又可用下式来表示：

式中：P-触头材料，ε-变形系数0.3

式中的ε与n随触头的接触情况而变化，同时由于通过电流的大小不同、触头温度不同，温度对P、ε、HB都有影响。表面电阻与触头表面有关，表面膜由电阻率很大的氧化物、硫化物、灰等组成，例如触头上的Cu2O膜的电阻率可达5×102 Ω・cm，相当于铜的电阻率1.75×10-6 Ω・cm的2.86×108倍，因此Cu2O表面膜近于不导电，对于电力技术中应用的触头来说，表面膜却往往合闸时被机械破坏或施加电压时被击穿而破坏，氧化物产生的电阻，比收缩电阻大几万倍以上。因此回路电阻R=Ra+Rb=Re+Rf，偏大主要原因就是Rf变大。

2 断路器回路电阻测试方法（电压降法[2]）

断路器导电回路电阻的测量，是在断路器处于合闸状态下，采用直流电压降法进行测量，现场常用的测量方式有电压降法（电流―电压表法）和微欧仪法。电压降法在被测回路中，通以直流电流时，在回路接触电阻上将产生电压降，测出通过回路的电流值及被测回路上的电压降，根据欧姆定律计算出接触电阻。其中：（1）回路通入的直流电流（至少应是单相全波整流）值不小于100 A；（2）测量应选用反映平均值（如电磁式）的仪表，测量表计等的精度不低于0.5级；（3）毫伏表接在被测回路内侧在电流回路接通后再接入，并防止测量中断路器突然分闸或测量回路突然开断损坏毫伏表。

3 断路器回路电阻增大原因

（1）断路器在切断近区短路故障电流时，断路器会在动静触头发生弧光，使触头过热触头烧损，甚至会发生熔焊。

（2）断路器在切断工作电流时，触头烧损，碳化。

断路器容量过小时，断路器的接面与通过的电流不相适应会造成触头过热。若有大容量设启动或短路电流通过触头时，断路器会在动静触头发生弧光，使触头过热甚至会发生熔焊。此时可更换大容量断路器，并且注意一般不能用断路器启动负荷。用断路器直接启动负荷时，不能频繁操作，而断路器的容量应比设备的额定电流大1.5～2.0倍。

（3）灭弧室安装位置不正确[4]。

（4）断路器运行时间长久，操作次数频繁造成断路器静触头压力钢板张力降低，静触头触指与动触头接触不紧密。

（5）测试过程中强电场干扰。

当环境干扰对回路电阻测量结果产生较大影响时，可考虑采用将断路器单侧接地或两侧同时接地进行测量。当采用双侧同时接地时，应对测量结果进行进一步处理如下：断路器合闸，双侧接地，接入回路电阻测量仪，测得断路器电阻与地阻的并联电阻值R0；断路器分闸，再次测量地阻电阻值Re；断路器回路电阻值为：

R=Re×R0/（Re-R0）。

（6）负荷的变化。

电力负荷的变化会影响设备的温度，正常的负荷变化引起的温度升高不会超过规定的75℃，但若负荷增加的较多时（如比平时增加1倍或几倍），或者线路受到短路电流冲击后，设备的连接薄弱环节就会发热，发热后连接点的材料会发生变形、氧化、硫化等物理和化学变化，发热后如不及时发现，再次受负荷冲击后，又会过热，经过多次反复的恶性循环，接头的连接状况越来越差，甚至造成接头熔断。

4 案例分析

近日在对某110 kV变电所预试工作中，试验发现35 kV的313断路器回路电阻A相严重超标，试验数据如表1。

据了解，313断路器从2004年至今日均负荷16000 kVA，最大负荷20000 kVA；2007年2月6日A、B相站内跌落熔断器闪络爆炸；313断路器过流保护动作；313断路器由于在切断近区短路故障电流时，断路器在动、静触头发生弧光，触头发热，发热后连接点的材料发生变形，硫化，发热后未发现，断路器依旧运行。在频繁受负荷冲击后，由于经过多次反复的恶性循环，接头的连接状况越来越差，造成313断路器回路电阻严重超标。

5 结语

断路器导电回路电阻缺陷的早期发现和处理，对于保证电力设备的安全运行有重要的意义。将给断路器的运行和维护减少不必要的麻烦。断路器回路电阻值超标时，应该从设备的材质、设备实际运行的负荷电流、检修工艺等诸方面查找原因，对超标电阻的处理应具有科学性，避免盲目处理，才能有效提高设备安全运行的可靠性。

参考文献

[1] GB763―10，电力工业国家标准选编[S].

[2] 李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版，2001.

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【关键词】Cortex-M3 回路电阻测试仪 设计

根据国标GB763、GB50150和电力行业标准DL/T596，电力系统大多数电流设备在预防性实验和交接试验中应准确测量回路的电阻值。回路电阻的大小直接关系到断路器、开关、电力变压器等设备是否正常工作，回路电阻值也是电力设备等安装、检修、质量验收的一项重要数据。传统测量回路电阻的方法是采用直流双臂电桥法，但由于双臂电桥测量回路时通过的只有几个安培的微弱电流，难以消除电路中存在的氧化膜，而氧化膜在大的电流下很容易被击穿，不妨碍正常电流通过，当采用直流压降法电流大于100A时就能实现。因此设计一种体积小、稳定性好、使用方便的输出电流大于100A的回路电阻测试仪便具有十分重要的意义。本回路电阻测试仪可以测试高压断路器导电回路电阻、开关触头之间电阻、电力设备接地线与地网电阻。

1 回路电阻测试原理及系统组成

1.1 回路电阻测试原理

根据相关规定，电力设备回路电阻测试方法多采用压降法测试，测试原理如图1所示。

图1中，向被试品输入大于100A直流电流，使被试品接触面表面的膜电阻RX击穿，以减少测量误差。由于被试品的电阻很小，是微欧级，而电压表电阻非常大，所以导电回路电阻为：

（、分别为电路中电压表、电流表读数）

1.2系统组成

回路测试仪电路由100A电流源、电压采样电路、电流采样电路、A/D转换电路、主控STM32电路、显示电路、存储电路、通信电路及按键电路组成。总体框图如图2。

被试品与100A电流源组成电流回路，被试品两端产生压降。用100A、精度等级为0.01级的霍尔直流电流传感器检测回路中电流信号；被试品两端压降信号送仪表放大器进行信号放大。检测的电压、电流信号送A/D转换器转换为数字信号，由Cortex-M3对电流电压信号进行处理，得到回路电阻值。

显示器用以显示检测的电压、电流以及计算的电阻；按键电路用以控制电流程序运行模块；存储电路用以储存测量结果，以备查看；通信电路用以和上位机进行数据交换，以记录测量对象的测试历史数据。

100A电流源采用现成的电流源模块以减少研发时间，提高工作效率；存储电路采用AT24C02，用以存储测量数据信息；按键电路用以控制程序流程及输入需要的参数；通信电路采用USB模块，用以和上位机进行数据交换；显示电路均采用通用液晶显示，用以指示测量的电压、电流和电阻值。

2 硬件电路设计

系统硬件电路较多，本文仅对核心电路：电流采样、电压采样、A/D转换器与Cortex-M3接口电路设计加以介绍。

2.1 电流采样电路的设计

电流采样电路的传感器选用高精度、应用霍尔原理的闭环（补偿）电流传感器JLB-11，其测量额定值为100A，测量精度为0.1%。100A电流穿过传感器使得传感器二次端产生将近4V电压信号，该信号经后续的跟随放大电路，达到5V幅值，以供A/D转换器进行模数转换。电流采样电路的设计如图3。

2.2 电压采样电路的设计

被试品电阻较小，通常为微欧级，通过100A以上电流所产生的压降约为1mV，采用仪表放大器作为电压信号与后续电路的接口电路。

采用超高精度的低噪声精密双运放OPA2111组成仪表放大器，OPA2111非线性误差小于0.001%，放大倍数为100倍，该OPA2111具有极低的偏流，极高的输入阻抗，极大地降低了采样电路对被试品的影响，提高了电压采集的精确度，且对电路中的电流几乎没有影响。电路中，组成仪表放大器的电阻，均采用精密电阻，以保证测量的稳定性和准确性。电压采样电路的设计如图4。

2.3 A/D转换器与Cortex-M3接口电路的设计

A/D转换电路采用24位无失码，0.0015%非线性度且非常适合基于微控制器或DSP智能系统应用的AD7714。A/D与Cortex-M3接口电路如图5。

AD7714是一款适合低频测量应用的完整模拟前端，可直接接受来自传感器的低电平信号，并产生串行数字输出。AD7714采用Σ-Δ转换技术，可实现最高24位无失码性能。输入信号加在一个以模拟调制器为基础的专有可编程增益前端。调制器输出由片内数字滤波器处理，此数字滤波器的第一个陷波可通过片内控制寄存器进行编程，以便对滤波器截止和建立时间进行调整，可极大地提高数据转换的精确度。AD7714基准电源采用内部基准，以减少硬件电路。AD7714输出电平为TTL电平，为使能与Cortex-M3电平匹配，采用光电耦合器进行电平转换，以使系统正常工作。

3 系统软件设计

用C语言编制了本系统运行程序，完成测试功能。

系统上电后，对相应的I/O口、显示器件、A/D进行初始化以及默认功能的初始化，然后进入默认功能工作过程。当按确认键时启动运行并显示处理后的数据，当再按下UP，DOWN键时分别保持电流，回路电阻值，此时便于记录，当按下退出键时停止测试，当再次按下确认键时，则重新开始测试。

4 测量系统误差分析

4.1 电流、电压采样误差

4.2 回路电阻测量误差

5 结束语

回路电阻的测量可以估计出设备的接触状况和使用寿命，使设备能够正常、安全运行。基于Cortex-M3的回路电阻测试仪，使用方便、安全，测量稳定、准确。实验表明，系统符合电力部标准DL/T596，具有广阔的应用前景和实用价值。

参考文献

[1] 陈天翔.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 中华人民共和国电力工业部，DL/T596-1996电力设备预防性试验规程[M].北京：中国电力出版社，1997.

[3] 中华人民共和国国家发展和改革委员会，DL/T845.4-2004电阻测量装置通用技术条件[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]曹华.高压开关出场现场试验[M].北京：水利电力出版社，1993.

[5] 孙金.恒流回路――一种新型的电阻信号测量方法[J].仪表技术与传感器，1997（02）.

作者简介

钟华（1978年10月-），男，湖南娄底人。本科双学位、工程师。研究方向：计量检测与计量管理。

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关键词: GIS组合电器设备・ 接触电阻・ 测量・重要性

中图分类号：TM5文献标识码： A

引言： 随着电力系统的发展，GIS组合电器必将成为高压电器发展的主流。与敞开式变电站相比，GIS组合电器具有一系列的优点，GIS结构紧凑，占地面积小，安全性强，维护工作量小，运行安全可靠等。但由于GIS组合电器在我局的使用时间不是很长，220kV官塘变GIS 组合电器是我局首次使用，它的安装程序和工艺要求尚未被人们熟悉和掌握，施工中还存在很多问题。现介绍一下220kV官塘变GIS 组合电器的安装过程，及在安装过程中回路电阻测量发现的问题，探讨一下回路电阻正确测量在GIS 组合电器安装工艺过程中的重要性。

1 官塘变GIS总体概况

官塘变是我局电力系统安装的第一个220kV GIS组合电器变电站。本站为户外站，采用由河南平高电气股份有限公司生产的ZF11―252(L)型GIS组合电器，主接线采用双母线接线方式。（见图1）本期共4个间隔，其中出线间隔2组，主变间隔1组，测保间隔1组。其中包括断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端套管等设备。

220kV官塘变整体安装好后GIS组合电器图1

2GIS组合电器现场安装

GIS组合电器虽具有众多优点，但现场安装GIS是一项非常重要且繁琐的工作。2010年4月29日，天气晴朗，无风，温度22℃，湿度55%，空气悬浮颗粒指数：无尘。符合GIS组合电器安装条件。

官塘变220kV GIS开始安装，安装工作由官塘变项目部负责，申报监理到现场，由河南平高电气GIS技术厂家作指导。GIS安装是一个系统工程，它需要严密，高效的组织机构。安装前，由厂家负责安装的技术人员指导，熟悉和审查施工图纸，并详细制定施工方案，工作流程及安装工艺标准。

2．1安装工序总体安排：

2.1.1图纸及技术会审

2.1.2编制设备安装作业指导书

2.1.3清理GIS施工场地，校验土建情况及施工准备

2.1.4开包装箱清点零部件

2.1.5块式结构就位，测主回路电阻和做CT试验

2.1.5全封闭组合电器安装，调整

2.1.6电动，弹簧机构安装

2.1.7二次回路装配，调整

2.1.8一次开关操作试验与联调

2.1.9主回路电阻测量，气室密封试验，SF6水分测量，辅助回路绝缘试验

2.1.10核查与核实

2.1.11全封闭组合电器工频耐压试验

2.1.12配合远动调试

2.1.13安装PT，避雷器等

2.1.14验收与整改

2.2 一次安装过程

依据施工方案，以母线为基础逐段块式进行安装。先以最外侧的间隔为第一安装间隔 。第一间隔就位后，精心调节水平，使间隔的中心线与基础的中心线吻合。（见图2） 调好后接着打开母线筒连接第二间隔侧的封盖，将连接密封处处理干净。

2.2.1 注意即将对接的法兰面处理：先用吸尘器和酒精布将法兰外圆表面法兰面异常的凸出部分砂平和一圈所有光孔的灰尘和金属末清理干净，然后用360号砂纸将法兰面异常的突出部分砂平。

2.2.2 金属密封面（槽）的处理：金属密封面用600号以上细砂纸沿圆周方向轻砂1―2遍，然后用清洁布对密封面（槽）进行清洁处理。

2.2.3 金属导体表面的处理：金属导体表面的处理直接关系到接触电阻的好坏，导体的电接触镀银面，用白洁布沿轴线方向进行打磨至表面光洁平滑，涂少许导电油，非镀银表面用360号砂纸将异常的凸出部分砂平，然后用沾有高纯度工业酒精的清洁布擦拭干净。（见图3）

2.2.4 密封圈的处理：认真检查外观质量，是否存在划伤、凸出、起泡等缺陷。清理后，在密封圈和槽内均匀涂少许空硅脂。以上处理好后用防尘罩罩住，避免有灰尘进入。接着开始连接第二个间隔，同样，先打开母线筒靠近第一间隔侧的封盖，将连接密封处处理干净。

图为调整好后第一个基准间隔图2

2.2.5 产品对接：对接部分完成上述处理后，然后进行对接工作，导电杆推入时尽量用力，电接触面连接螺栓必须拧紧，其拧紧力矩见表1，电接触面的回路电阻不大于15μΩ。

电接触面螺栓拧紧力矩表1

螺栓的螺纹 M6 M8 M10 M12 M14 M16

拧紧力矩(N.m) 7 18 25 45 80 100

两对接面基本对合后，穿上螺栓，均匀对称的拧紧法兰周圈上的螺丝螺母，拧紧时尽量采用力矩扳手，其拧紧力矩见表2。

法兰周圈上的螺栓螺母拧紧力矩表2

螺栓的螺纹 M8 M10 M12 M14 M16 M20

拧紧力矩(N.m) 16 30 50 85 110 220

若检漏中发现密封面某处漏气超过规定值，允许对这区域内的连接螺栓施加比表2高20%的力矩进行紧固。

安装人员对对接法兰面及触头进行清洁 图3

2.2.6 本期共4个间隔，每一次块式结构或筒体连接，依据上述工艺进行连接。

3现场回路电阻测量

3.1 220kVGIS组合电器在安装试验和现场交接试验时，均要测量

主回路电阻，而在测量主回路之前，安装过程中必须先测量各导电杆的电阻，再测量块式依次连接好后各电接触面间或依次连接各导电杆间的电阻，各端口连接完毕后，然后依据出厂试验报告测量主回路电阻。相关标准规定：主回路电阻测量值不应超过产品技术条件规定值的20%或出厂安装说明书里规定的数值各连接面的代数和，三相电阻不超过平均值的20%，一般以出厂测量值为基准（表3）。而主回路接触电阻增大，在运行中将造成接触点温升升高，接触点温升升高又将造成接触电阻增大，恶性循环的结果将会导致动静触头在正常工作电流下过热烧坏。因此，上述隐患必须在安装过程中得到排除，以防患与未然。

官塘变GIS出厂主回路电阻 表3

测量点

电阻值（μΩ）

A B C

1 =F1~=F2

丹溪二~#1主变 1225 1105 1225

2 =F2~=F3

#1主变~WB1测保 925 865 925

3 =F3~=F4

WB1测保~丹溪一 903 843 903

4 共箱母线 365

3.2下表4是严格按照现行国家规定的工程质量检验标准制定的，第一项就是主回路电阻的测量，必试项目，可见，测量主回路电阻在GIS现场安装过程中的重要性。GIS安装过程之所存在繁琐，因为它在各块连接安装好后，如果主回路电阻测试不合格，再发现缺陷将是一件非常巨大的返工任务。

国家规定GIS现场安装验收主要测试项目 表4

序号 现场验收测试项目 必试项目 有条件可试

1 主回路电阻测量 

2 CT变比极性和伏安特性测量 

3 CT精度测量 

4 控制和辅助回路绝缘试验 

5 气室水分含量检定 

6 GIS气室SF6检漏 

7 GIS的高压开关电动操作试验 

8 断路器动作时间速度特性测量 

9 互感器特性试验 

10 避雷器试验 

11 GIS整体现场工频耐压试验 

确认 安装过程必须完成以上测试和试验 / /

3.3现就一起在220kV付母线共箱母线主回路电阻测量时，发现分相筒体B相盆式对接处导电杆动静触头未安装好，造成回路电阻增大这一问题进行分析、处理。

官塘变GIS 共箱母线示意图 图4

图4 为官塘变GIS 共箱母线示意图，上母线为220kV正母=F4~=F1，下母线为220kV付母线=F4~=F1，共（=F4丹溪一、=F3WB1测保、=F2#1主变、=F1丹溪二）4个间隔。

3.4各元件标准电阻

3.4.1断路器（两盆之间）：100（μΩ）

3.4.2隔离开关（两盆之间）：40（μΩ）

3.4.3共箱母线（每节）：40（μΩ）

3.4.4接地开关主回路（两盆之间）：30（μΩ）

3.4.5出线套管（接线板与盆子中心导体间）：80（μΩ）

3.4.6导电杆：10（μΩ）

3.4.7电连接：12（μΩ）

3.4.8共箱母线绝缘子连接装配：50（μΩ）

下表是共箱母线220kV正、付母线=F4~=F1主回路电阻测量值：

现场主回路电阻测量值表5

名称 相别 检测数据1

（μΩ） 检测数据2

（μΩ） 检测数据3

（μΩ） 三次平均值

（μΩ）

正母

=F4~=F1 A 182 183 182 182

B 185 182 180 182

C 176 178 176 176

付母

=F4~=F1 A 175 177 176 176

B 257 259 257 257

C 186 184 184 184

从表5三次平均值可以看出，正母=F4~=F1三相测量值均合格，而付母=F4~=F1（B）相测量值与其它（A）相、（C）相测量值有差异。正、付母共箱母线设备连接情况均一致，可见付母=F4~=F1（A）相、（C）相测量值正常。（B）相测量值虽小于表3出厂试验规定值，但三相之间平均误差计算结果为46%。已经超出国家规定三相之间平均值误差不得超过20%的规定。针对这一结果，怀疑付母共箱母线（B）相连接有问题。而付母共箱母线在从=F4~=F2连接过程回路电阻测量中均属正常。见表6

付母共箱母线=F4~=F2回路电阻测量值表6

名称 相别 检测数据1

（μΩ） 检测数据2

（μΩ） 检测数据3

（μΩ） 三次平均值

（μΩ）

付母

=F4~=F1 A 135 137 136 136

B 138 136 136 137

C 136 134 134 135

从而判断付母共箱母线在最后的=F2~=F1中间出了问题。拆开图4中=F2~=F1连接母线筒，发现其分相筒体B相盆式对接处导电杆动静触头未安装好。

打开后发现导电杆插入时未安装到位图5

处理后重新测量表7判断付母共箱母线=F4~=F1主回路电阻合格。

表7

名称 相别 检测数据1

（μΩ） 检测数据2

（μΩ） 检测数据3

（μΩ） 三次平均值

（μΩ）

付母

=F4~=F1 A 175 177 176 176

B 180 177 179 179

C 186 184 184 184

3.5主回路电阻测量时注意

3.5.1主回路电阻测量前，回路上的所有开关应至少分合两次，主回路导体上要与测电压线接触的表面应把赃东西擦掉，保证电接触良好。

3.5.2测量利用电压降法。一般在主导电回路通以100A的直流电，测量两端的直流电压来确定回路电阻的大小。也可以采用电桥进行测量。测量主回路电阻时通电时间不应过长，以免电流引起主回路导体过分发热，使电阻改变。

3.5.3测量时两端的电压电流线所夹得距离基本相同，否则会造成较大的测量误差。见图6

（=F1~=F2 丹溪二~#1主变 ）测量点组合图 图6

3.5.4采用电流100A回路电阻测量仪器

官塘变GDL―100回路电阻测量仪 图7

3.5.5测量结束后对接触面要进行修复，特别是因测量夹子造成的伤痕或毛刺要进行处理。

测量夹子部位 电阻测试完毕后清理表面伤痕

图8

4结束语

因此，GIS组合电器在安装过程中，测量各块式的接触电阻和主回路电阻必须与安装工作同时进行，正确的测量主回路电阻，能有效的判断各连接部位接触是否良好。GIS组合电器在今后的运行维护中，有的回路将无法再测量回路电阻，必须测量时就要进行解体或SF6气体回收后才能测量。所以，GIS安装过程中必须正确准确的测量主回路电阻，安装工作必须按照国家规定的技术，工艺标准进行安装。避免因安装过程中导体接触不良而造成对设备的安全运行留下隐患。

参考文献：

1. GB 50150―2006电气设备交接试验标准2006-06-20

2. ZF11―252kV变电站GIS安装手册 河南平高电气股份有限公司

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关键词：发电机组；继电保护；电气回路故障；保护装置；故障停机；跳闸事故 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）35-0067-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.033

对于发电机组的继电保护以及自动装置，主要是利用这些发电机组出现了一些故障，同时在运行上遇到了很多不正常现象，这时能够快速地将故障排除掉，并将不正常的现状进行有效处理，运用自动化的装置设备和技术手段进行消除。发电机组继电保护装置具有的特点是灵敏性、稳定性、可靠性，这些装置如果出现了失误或者是拒动作，都会给发电机组带来一定程度上的危害。因此，需要对发电机组继电保护外部电气回路故障进行详细的分析，并找出相应的原因。

1 事件分析

某地发电厂于2014年9月14日的1号和3号机组发生了故障信号，在突报发电机故障停机时，3号机组出现了跳闸现象。然后，经过现场分析和调查得出，是在14日的上午10点03分3号机组的两个保险柜出现了发电机匝间有较为灵敏段情况，由于其出口断路器出现了跳闸，而且励磁断路器也出现了跳闸现象，而汽轮机主汽门也出现了关闭情况。

2 发变组的具体保护装置

本文所讨论的发电厂的发电机变压器组保护装置运用的是南通某发电设备装置有限公司的ND3000型号的发电机保护装置。这种保护装置中的NDG300运用了所有的电气量保护，即一台发电机的总量保护装置。而NDC311的装置则主要集成了高压变压器以及主变压器、励磁变压器中的电气量保护。目前在NDL300的保护装置上出现了一些问题，即保护失灵问题。同时，在两个保险柜中的两套保护装置中，双套主保护以及双套备用保护都分别出现了跳闸现象。

发电机匝的保护原理主要是运用纵向零序电压保护，而发电机定子绕组的匝间短路时，其保护参数一般选用的是发电机出口专用TV纵向零序电压数值。这种装置采用了多项先进技术，主要有数字滤波技术和频率跟踪技术以及全周傅氏频率测量算法等。然后对零序电压的滤除比应该大于100。同时应对匝间保护次灵敏段，主要按照最大电压不平衡进行整定。而对于灵敏段，则应该利用电流比率进行纵向零序电压装置相关原理，使发电机内部的匝间在短路保护提高其灵敏度。因为应用电流比率制动的重要判据，此时零序电压定值仅仅需要依照躲过正常运行情况下最大不平衡电压整定即可，所以这样能够使得发电机中匝间短路条件下保护的灵敏度有效提升。通常情况下，匝间保护会使得出口得以短暂的延时，延长的时间约为0.1～0.2秒。

对于纵向零序电压中的保护出口时，如果出现专用TV断线的情况，就应该闭锁零序电压保护。而闭锁的有关判断主要是根据TV电压负序在8V以下，同时机端TV以及匝间的专用TV电压中，其数值都比定值要大。这些条件都得到满足后，再进行闭锁纵向零序电压匝间保护，然后进行推迟10秒后，如果仍然会出现故障问题，也就是发出了跳闸信号。

3 发电机组继电保护外部电气回路故障原因

据相关调查研究发现，发电机机组继电保护外部电气回路故障会对发电机正常运行产生非常严重的影响，对其原因的分析是有效解决故障问题的关键。对故障产生原因的分析主要包括两个方面，分别是现场检查与处理情况分析以及动作原因分析。下面将分别对其进行简要的介绍：

3.1 现场检查与处理情况分析

在对现场检查与处理情况分析的时候，首先应该将发电机一次、二次系统的分析工作做好。相关工作人员应该对发电机一次系统予以系统而仔细的检查分析。对于发电机吸收比以及绝缘电阻进行测量分析，如果测量分析的结果显示合格，然后再测量发电机定子绕组的电阻值，如果结果也显示合格，这就能够排除一次系统出现故障的可能性，可以转向下一项检查工作。进行发电机保护装置的相关检查，也就是二次系统检查，如果也没有发现故障现象。但是，在发电机升压时，如果发电机的电压会从0V起压时升到10%UN，这个时候发电机匝间灵敏度段的保护动作就容易出现问题，动作电压会升至3.15V，会导致断路器出现跳灭现象。

在发电机一次、二次系统检查工作结束之后，应该开展发电机出口TV二次回路的检查工作。应该对发电机出口TV二次回路予以仔细的检查，在检查的时候发现，当应用万用表进行2TV开口三角形绕组进行测量时，发现绕组的电阻是0Ω，在这个时候应该将TV端子箱一直到保护间的线芯给打开，对2TV开口三角形绕组进行测量，可以测得其电阻值是0Ω，在这个时候应该对TV到保护间线芯的接线正确与否进行检查。而在对于TV到保护接线进行检查的时候发现这些接线都很正常，而且没有出现接线错误问题，这就证明在TV到线芯之间没有故障存在，因此可以展开下一步的测量工作。测量的有关绝缘电阻大于500MΩ，而旁边的TV接线以及保险线的连接都没有错误。除此之外，还应该再从有关故障的录波曲线进行分析，从曲线分析之中我们可以发现电机匝间并没有可能出现短路故障。因此，之后应该对发电机的专用TV进行更换，将发电机电压升高到10%UN，这个时候会出现发电机匝间灵敏段的动作电压在2.92V，同时跳灭了磁断路器的现象。

通过对TV侧加压的方法进行TV二次回路检测，利用调压器进行相应的2TV一次侧加压电压，同时再测量2TV开口三角电压。如果再一次侧加压在400V，然后模拟有关回路故障，出现电压不稳定且错误的现象时，再通过检测L621w纤芯，对其进行详细检查，然后接到端子，并升电压工作。如果其三角电压是0V，就可以确定发生故障的原因在于L621w出现问题，其接触不良的情况比较突出。然后再检查二次回路的相关插件，同样也出现了不良状况。

3.2 动作原因分析

导致发电机机组继电保护外部电气回路故障的原因不仅包括施工现场与处理情况，同时也包括动作原因。对动作原因进行的分析有助于解决故障问题。在开展动作分析的时候，由于发电机的内部故障，使得机端对中性点三相电压出现了不平衡情况，从而导致纵向基波零序电压在3Uo。通过详细的分析，对这次发电机组继电保护外部电气回路故障中，匝间灵敏段保护动作原因在于专用二次插件的接触出现不良情况，而且2TV的有关三角绕组到地端子箱的电缆芯也出现了接触不良等问题。重视使得电压输出不平衡，导致匝间保护值的整定值达到3V，最终使用保护误动作。

4 发电机组继电保护外部电气回路故障的措施

通过对上文发电机组机电保护外部电气回路故障产生的原因分析，发电厂应该针对性地采取一些措施予以及时的处理，从而使得发电机得以正常地运行，采取的措施主要包括以下内容：开展停机检修工作，重点对发电机TV二次回路予以仔细的分析以及检查，从而找出一些故障问题。除此之外，还应该对发电机相关设备予以仔细的检查，从而有效避免类似故障问题的出现。在检查工作结束之后，应该对一些接触失效或者出现接触不良问题的相应设备以及端子等予以及时的更换，尤其是针对一些TV开三角回路等，更应该对其故障设备予以及时的更换。其次，应该对这次停机检修的机会予以充分的利用，不断增强对另外机组发变组保护的侧加压。与此同时，还应该再次进行相关回路断相故障的模拟工作，从而对二次接线以及回路接线等问题的正确与否进行检查，为发电机组机电保护的正常运行提供重要

保证。

对于这次回路故障事故分析，一定要对故障发生的原因以及处理的结果予以及时分析与总结，因为这次故障主要是由于发电机组继电保护外部电气回路故障装置的保护误动所导致的，所以在这次故障事故中有许多接触不良现象的出现，而且还存在许多导通性能降低的各种故障问题，再加之一些其他方面的原因，致使故障的检查与分析工作的开展难度较高。对于本次故障问题，应该不断增强对外部二次回路维护的工作，及时有效地做好二次回路维护状态检修工作。通过对发电机组继电保护外部电气回路故障进行原因分析可以发现，主要在于运行的电缆线路出现不良以及继电保护的有关管理人员的操作错误，加上管理运行人员在保护压板出现误投以及端子出现铁锈或者是由于电缆的绝缘性能下降等。

5 结语

在检修时，一定要重点检查继电保护装置的状态检修工作，如果保护装置没有出现警告响声，同时在运行上比较正常，就不要进行多次检修。只在必要时对其进行清扫装置，并将端子进行紧固等一系列工作。除此之外，还应该不断增强对相关工作人员的教育与培训工作，使得继电保护工作人员的综合素质水平得以有效

提升。

参考文献

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[3] 张维策，李恒博.火力发电厂常见电气故障处理与维护探析[J].科技与企业，2012，（17）.

[4] 张建飞.浅谈发电机继电保护的设计与应用[J].电气时代，2013，（10）.

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四川凉山某水电站共有3组发电机,其系统原理见图1。发电机的额定电压为l 5kV,通过三个升压变压器将电压升至220kV汇流后输出。该系统设备于2007年投运。

(1)在事发之前设备的运行方式,经业主记录现场情况如下:

①2号机组处于停机备用状态;2号发电机出口断路器处于断开状态(AH204柜),隔离开关处于合上状态;

②2号主变(2TM)处于空载运行;

③1号机组正常运行,带60Mw有功、17Mvar无功,3号发电机组已解除备用,其AH301柜中的出口隔离开关处于拉开位置,3号主变带15kW,1号厂用变正常运行;

④2号机组的实际停机时间为2009年11月17日21:09:11时(2号机组出口断路器分闸时间),且分闸正常。

(2)事故经过:

①2009年11月20日17:23:16时,2号主变差动保护动作;

②2009年11月20日17:24:54时,2号主变高压侧220kV断路器跳闸;

③2009年11月20日17:24:55时,2号发电机转子回路灭磁过电压动作;

④2009年11月20日17:24:56时,2号发电机调速器故障(网频信号丢失所致)。

在出现事故2号主变高压侧220kV断路器跳闸后,业主立即对2号机组出口断路器至2号主变高压侧断路器所有一次设备进行了例行检查以及试验检查,检查结果如下:

①除2号机组出口断路器三相有明显故障点外,其余未发现故障现象。15kV母线PT上的母线消谐装置未动作;

②发电机保护及故障录波装置均未动作;

③2号变压器常规检查试验“合格”;

④2号机组15kV母线上的阻容装置试验结果正常;

⑤综合保护装置差动动作电流记录为:A相1.6A、B相23.9A、C相11.6A{

⑥出口断路器的故障为烧毁现象,真空泡绝缘表面上有大量金属粉末,呈现为极间断口外绝缘破坏,上、下端放电。B相除上、下端放电外并对地放电,详见图2、图3。

2　事故原因分析

事故发生后,成套生产厂方、出口断路器供货商(系国外进口)及业主一起进行了分析,各自说法不一。其中有一种说法认为220kV侧断路器开断是因为操作过电压造成发电机断路器绝缘击穿。

现作如下分析:

由于某种原因造成2号主变高压侧220kV开关差动跳闸,差动跳闸后出现操作过电压,过电压没有被15kV母线上过压保护吸收装置吸收,造成过电压击穿发电机出口断路器,导致该出口断路器上、下端闪络,B相有部分对地闪络,这个瞬态过电压影响到发电机的励磁系统中,所以出现了灭磁过电压动作。

我们假定这个论点成立,即220kV开关断开引起了瞬态操作过电压,但是瞬态操作过电压是以毫秒计算,断路器开断过电压后15kV段便没有了电压,何来持续闪络?最多应闪络一次。然而真空泡绝缘表面上的大量金属粉末又证明了闪络持续了一定的时间,至少是数分钟以上的持续闪络。其二,220kV侧开关分断,造成的操作过电压主要是变压器高压侧线圈对220kV开关的下端影响,对主变15kV侧影响很小,主要是感应过电压,且衰减很快,因为220kV侧的操作过电压要通过变压器铁心磁场转换后才能感应到低压侧,所以由操作过电压造成事故的说法是不成立的。

2号机组出口断路器为什么会发生闪络?如果说220kV侧断路器分断造成的过电压不能形成l 5kV侧出口断路器持续闪络的话,那又是什么原因造成的呢?分析如下:

(1)2号发电机组处于热备用状态

前面已经说过,在事故发生前,2号机组出口断路器是断开状态(AH204柜),隔离开关是合上状态,2号主变处于空载运行。由1号机组正常发电,220kV母线侧通过2号主变向15kV母线供电,即15kV母线侧有空载电压,也就是说2号出口断路器上端有电压存在,出口断路器的下端接的发电机组相当于一个很大的负载。电压存在的时间是从上次停机热备用(即2009年11月17日21:09)时开始,到11月20日17:23时高压侧220kV断路器断开时止,约三天时间。在这三天时间里真空泡表面发生了爬电现象,从而造成了击穿闪络。

为什么真空泡会发生爬电现象?

(2)真空灭弧室表面外绝缘爬电距离不够

根据中华人民共和国电力行业标准DL/T593-2006第5.14.2条,户内开关设备外绝缘的爬电距离中规定:“户内开关设备的相对地间、相和相间、断路器或负荷开关一个极的两个端子间的瓷质的或有机的绝缘子,…其最小标称爬电比距LT应该不小于18mm/kV(瓷质)和20mm/kV(有机),…”。

显然,该断路器极间外绝缘爬电距离应该不小于:

18mm/kV×15kV=270mm

另外,标准还规定:可能处在反相条件下和热备用状态下的开关装置,其断口需要更长的爬电距离。此时,推荐的应用系数为α=1.15。

由于该电站是3组发电机并列运行,当一组投运后,另两个待发电机组就处于热备用状态,其开关断口的爬电距离还应当是:

270×1.15=310mm

显然,该发电机出口断路器真空灭弧室外绝缘爬距明显不够,只有240mm左右,不符合相关标准要求。至于为什么热备用状态下的开关装置,其断口距离需要更长的爬电距离,在这里就不作阐述。

(3)真空断路器灭弧室中部有金属缝导致外绝缘恶化

由于断路器断口外爬电距离不够,加上又处于热备用状态(即长期处于隔离开关合上,断路器上端带电、下端带负荷),使该断路器上端在一定电压作用下,沿灭弧室表面爬电,并在外绝缘的金属缝表面聚集,聚集到一定场强后便向下端放电。这可以从照片A相和C相看到,灭弧室金属缝均有放电现象,经不断地累积、聚集性放电后,终于上、下极之间外绝缘击穿,断口的绝缘形成放电通路,这就是后来人们看到的真空灭弧室表面有很多的金属粉末。

灭弧室外绝缘击穿放电后,其中B相还对地放电,使三相电流不平衡,导致差动综合保护器动作。根据业主的综合保护器动作记录看:一是差动保护动作,二是B相零序电流的电流保护动作。这正符合断路器断口击穿放电的实际情况。

另外,在几乎同一时间,发电机组灭磁开关过电压动作,正是因出口断路器真空泡的放电击穿形成的闪络过电压导致的。

由于是向断路器的下端放电,所以在断路器隔离开关以上的15kV母线上的阻容吸收装置未发生破坏而是完好正常的,同时击穿放电在发电机定子绕组感应出过电压也是正常的。这正好证明:是由于断路器断口外绝缘破坏造成击穿,引起机组定子线圈过电压而导致灭磁开关动作。

人们也许会问,有金属缝的灭弧室过去很久都是这个样子,为什么没有出事?

这是因为断路器在正常合闸工作中,同极上、下端是同电位,不会爬电。而断路器分闸后,隔离开关又是 打开状态,断路器上端并无电位,所以也不会爬电。而只有在断路器上端有电压,且下端带有负载,同时断路器外绝缘爬电距离又不够,此时真空泡表面的金属缝又起到了过河桥墩作用,在这样的情况下才会发生爬电并导致击穿。

(4)事故后,断路器上、下端为什么能够承受工频耐压1min?

由于是爬电累积放电造成的击穿,所以当空气绝缘恢复后,仍需有个重新爬电的过程,lmin不足以聚集足够电荷。另外,额定电压1.5kV工频耐压不应当是42kV/min,而应当是46kV/min,同时DL/T593-2006标准额定绝缘水平在表l注4中规定:隔离断口是指隔离开关、负荷一隔离开关的断口以及起联络作用或作为热备用的负荷开关和断路器的断口。很显然,对于额定电压是12kV的断路器,如果用于联络或热备用的环境,工频耐压应该为48kV/min。对于额定电压15kV的断路器,一般通用的工频耐压为46kV/min的话,那么用在现有热备用的发电机组,其每分钟的工频耐压应当是53kV。

从以上可看出,显然该发电机出口断路器的耐压值过低,不符合相关标准要求,能承受42kV/min,并不能说明该断路器的绝缘就是合格的。

3　结论

该事故的主要原因是该机组断路器上、下端之间的爬距不够,不符合国家相关规定。且工频耐压42kV/min也不符合国家相关规定。在2号机组热备用状态下,2号机组出口断路器形成聚集型累积放电,终至断路器三相外绝缘击穿,并且B相还对地击穿,造成220kV侧断路器差动及零序保护动作跳闸,以及发电机组灭磁开关过电压动作,事故得以终止。

4　改进措施的建议

以上发电系统中,由于15kV发电机出口断路器真空灭弧室表面爬电距离不够,造成了事故。因此该系统的断路器真空灭弧室都应当对外绝缘采取补救措施,以防后患。建议具体可采纳以下方法:

(1)所有的真空灭弧室表面用硅胶套外包,硅胶外面形成伞群,并满足相关爬电距离要求;

(2)将灭弧室中缝处外包,并形成伞群,同时满足相关爬距要求;

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2、回路电阻测试仪对断路器、隔离开关接触电阻的测量电流作出不小于100A的规定，以确保测量的准确度；

3、回路电阻测试仪：通用接地或绝缘电阻测试仪；

4、回路电阻测试仪：数字式接地电阻测试仪；

5、回路电阻测试仪 ：双钳口接地电阻测试仪；

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【关键词】 继电保护电压二次回路 多点接地 支路电流

在电力系统继电保o的整个过程中，PT二次回路是其中最为关键的一个阶段，若出现故障未能及时处理，则会埋下不安全隐患，对工作人员的生命安全造成一定的威胁。因此开展对继电保护PT二次回路接地点问题的探究具有重要的意义。本文按照PT二次回路存在多点或者一点接地等值电路的差异性，采取PT二次回路永久接地点串入电阻法，能够在短时间内判断出接地点的故障部位，检测准确率高，省时省力，提高了电力系统运行的安全性。

一、PT二次回路接地故障的检测方法

1、使用便携式接地电阻测试仪查找接地点。借助便携式接地电阻测试仪进行接地点的查找具有如下优势：一是操作方便，便于携带；二是数据存储量大，能够进行数据之间的有效传输。但存在不足的是整个过程不能实现在线监控，若发现问题工作人员不能及时解决，引发不安全隐患。

2、人工查找接地点。在进行人工查找接地点时，也应遵循一定的原则：首先将PT回路中的各个支路电源进行分解，对每个小回路进行解线处理；其次借助摇表对各个小回路的接地点进行测试。此方法操作步骤复杂，而且在对回路分解中若处理不当会损坏元件，还会对其他设备造成一定的影响。

3、在线监测装置查找接地点。在线监测装置是借助电桥平衡原理对多个接地点进行查找，逐一排出故障部位。该方法可实现在线监控，但易受环境的变化，导致灵敏性降低，影响工作人员的判断。通过以上分析，可知三种检测方式都有各自的优势但也存在不足之处，在确保精确度高的基础上，决定采取PT二次回路一点或多点接地方式进行检测。

二、电压二次回路一点接地分析

当PT二次回路中只存在N600一点接地时，PT二次等值电压、电容与一点接地连接线会形成一个完整的回路。如图1所示。R

三、PT二次回路两点接地分析

PT二次回路中存在两点接地时，可在N600接地线中接入一个滑线电阻R，通过调节电阻值，查出N600的电流变化值，依次找出其他的接地点。如图2所示为PT二次回路两点接地的等值电路。

四、PT二次回路多点接地的检查方法

PT二次回路多点接地检查步骤如下：首先按照图3的方式接好试验接线，借助电阻法判断电压二次回路中N600属于一点接地或者是多点接地。其次关闭开关S，将接地线⑤断开，然后关闭开关S1，将电阻R的阻值调整为0后断开开关S，借助电流表测量电阻R上的电流值，记为I1。再次确认开关S为合位，S1为分位后，将电阻R的电阻值更改为10Ω后关闭开关S1，将S打开，借助电流表测量电阻R上的电流值，记为I2。通过对I1与I2进行比对分析，若两个差值较大，说明PT二次回路中有多个接地点。最后使用电流法对各个支路进行检测，找出接地点的具置。

结语：综上所述，本文通过对PT二次回路中多点接地问题的探究，提出了有效的检测方式，即PT二次回路永久接地点上串入电阻法，借助电阻值的变化来判断电流变化值，准确判断出支路中多点接地的故障部位，为维修人员节省了大量的时间，在短时间对故障部位进行排除，提高系统运行的安全性，可供相类似施工加以借鉴。

参 考 文 献

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【关键词】：二次回路 故障

【分类号】：TM862；TM451

引言

变电站二次回路是电气系统中的一个重要组成部分。二次回路发生故障，直接影响电气设备和电力系统的安全运行，甚至造成极其严重的后果。因此，二次回路一旦发生故障，应迅速准确作出判断，排除故障。二次回路的故障原因可分为两大类，一是二次回路断路故障，二是二次回路短路故障。其中以二次回路断路故障居多。

一、二次回路断路故障判断

变电站内二次回路断线是经常发生的故障。二次回路断线总体上分为：电流互感器二次回路断线、电压互感器二次回路断线及直流系统二次回路断线等。二次回路断路有以下几种检查方法：

1、导通法

此方法是用万用表的欧姆档测量电阻。不能使用兆欧表，因为兆欧表对回路中各原件接触不良或电阻元件变值的故障测不出来。用导通法检查时，必须先断开被测回路的电源，否则会烧坏表计。一般不带电压、电流回路可用此方法测量检查。

用导通法查找回路不通的原理，是通过测某两点之间电阻值的变化来判别故障。对于接触良好的接触点，电阻应为零，严重接触不良时有一定的阻值，未接通的触电其两端电阻非常大；对于电流线圈，其电阻应很小（近于零）；对于电压线圈和电阻元件，其限值应与标称值相近。

2、测电压降法

测电压降法是用万用表的电压档，测回路中各元件上的电压降。查回路不通故障无需断开电源，因此无导通法的缺点。测量时所选用表计量程应稍大于电源电压。

该方法原理是：在回路接通的情况下，接触良好的接点两端电压应等于零，若不等于零（有一定值）或为全电压（电源电压），则说明回路其他元件良好而该触电接触不良或未接触。电流线圈两端电压应近于零，过大则有问题，电阻元件及电压线圈两端则应有一定的电压，回路中仅有一个电压线圈且无串联电阻时，线圈两端电压不应比电源电压低得很多。线圈两端电压正常而其接点不动，说明线圈断线。

3、对地电位法

用此方法查二次回路不通故障，也无需断开电源。测前应首先分析回路各点的对地电位，然后再进行测量，将分析结果和所测值及极性相比较。

将电位分析和测量结果比较，所测值和极性与分析相同，误差不大，表明各元件良好。若相反或相差很大，表明部分有问题。

测量各点对地电位，应使用万用表直流电压档（量程应大于电源电压），将一支表笔接地（金属外壳），另一表笔接被测点。若被测点应带正电，则应将正表笔接被测点，负表笔接地；反之，将负表笔接被测点而正表笔接地。若表计指示为直流电源电压的一半左右（电源电压220V时约为110V），则表明该点到电源正极或电源负极之间是通的。测对地电位时，读数为电源的1/2左右，是因为变电站直流系统中的绝缘检查装置的影响。

用测对地法检查回路不通的故障，方便、准确，且不受个元件和端子安装地点的影响，回路中有两个不通点也能准确查出（两断开点之间对地电位是零）。

4、典型二次回路断线分析

以电压互感器二次侧断线和直流回路断线直流二次回路断线为例分析怎样处理这类故障。

（1）电压互感器二次侧断线

①电压互感器二次回路断线的原因，可能是接线端子松动、接触不良、回路断线、断路器或隔离开关辅助触点接触不良、熔断器熔断、二次回路开关断开或接触不良等。？

②电压互感器二次回路断线时，所有断点以后的电压量的保护装置都受到影响。没有断线闭锁装置的保护将会误动作。

③电压互感器二次回路断线可能产生下列信号或征象：距离（或低阻抗）保护断线闭锁装置动作，发断线、装置闭锁或故障信号；发二次回路开关跳闸告警信号；电压表指示为零，功率表指示不正常，电能表走慢或停转等。

④电压互感器二次侧断线的处理。

根据信号和故障征象判断电压互感器哪一组二次绕组回路断线。若为保护二次电压断线时，立即申请停用受到影响的继电保护装置，断开其出口回路压板，防止断路器误跳闸。如仪表回路断线，应注意对电能计量的影响。检查故障点，可用万用表交流电压挡沿断线的二次回路测量电压，根据电压有无来找出故障点并予以处理。

（2）直流回路断线直流二次回路断线

可能影响保护电源正常供电、操作电源失压或信号及监视装置失灵，导致设备失去保护，断路器不能跳闸，操作不能正常进行或运行失去监视，严重威胁安全运行。发生直流断线时，可测量电压（电位）来检查直流回路断线点。用直流电压表沿有关回路检查有无电压。如果有电压，应检查该点对地电位的正负来判断具体断线点。检查电压要用内阻较高的直流电压表，这是为了防止检测中直流回路短路或接地，可能使某些保护误动。

二、二次回路短路故障判断

二次回路短路故障最常见的是直流系统接地和外部控制电缆因为施工等原因发生接地，其中电缆短路故障比较容易里查找，只要将电缆和端子排断开，测绝缘即可。直流系统的故障则比较难于查找，下面着重分析。

1、直流系统接地原因

接地的原因可能是：

（1）户外端子箱、触电盒、电磁锁或温度计等密封不良，漏入雨雪水分或有昆虫或其它小动物进入。

（2）上述设备内部结露潮湿，绝缘受潮。

（3）控制电缆或接线端子绝缘损坏。

（4）继电保护元件或二次线绝缘损坏。

2、直流系统接地故障类型及特点分析

（1）电阻单点接地

电阻性单点接地无论是金属性接地还是经过高电阻接地均会引起接地电阻的降低，当低于25 kΩ时直流系统绝缘监察装置即会发出接地报警，并进行选择查找接地点，防止造成由于直 流系统接地引起的误动、拒动。

（2）多点经高阻接地

当发生直流系统多点经高阻接地后，直流系统的总接地电阻逐步下降，当低于整定值时，才 发生接地告警，从而出现多点接地现象。如第一点80kΩ接地，一般不会有告警，电压偏移 也不多，第二点80kΩ接地，并联后为40kΩ，高于绝缘监察设定的25kΩ报警限值，一般也 不会报警，但电压偏移会较大，在巡视、运行过程中要引起足够的重视，当第三点高阻接地 发生后，如40kΩ，则第三点并联后直流接地电阻为20kΩ，这时必然会引起接地告警。多点经高阻接地引起的接地告警，由于每条接地支路电阻均较高，直流拉路选择变化不明显 ，可能漏掉真正的接地支路，此时最好能检测出支路的接地电阻值，而不是接地电流的相对值或百分比，可判断接地状况。

（3）多分支接地

有关设备经过多次改造或施工不小心及图纸设计不合理等，都将导致经多个电源点引来正电 源或负电源去某个设备，当该设备发生接地时，即为多分支接地，比多点更麻烦，通过拉闸 几乎不可能找出接地支路，此时应在保证安全的基础上断开所有支路再逐条支路送出，来查找接地电阻，但风险较大。

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本文介绍了一种在线测量电缆绝缘的方法，实现不停机前提下，实时在线检测电缆绝缘情况，特别适合于长电缆供电的电潜泵负载绝缘监测应用。本文介绍了该测量方法的原理及电路设计。

【关键词】

绝缘电阻；在线监测

1前言

随着电力电子器件的蓬勃发展，电力电子设备应用越来越广泛，而绝缘电阻，作为衡量电力电子设备绝缘性能好坏的重要参数之一，越来越受到人们的关注。绝缘电阻在线监测仪（以下简称监测仪）用于星型连接的，工作电压在交流3600V及以下的潜油电机正常工作时，实时测量高压电缆绝缘电阻。

2监测仪工作原理

工程上，测量设备的绝缘电阻一般采用高压条件下测量绝缘电阻的方法进行，如数字多用表、兆欧表等[1]。但是在动态测量时不能引进一个额外的高压，这样对电机系统会有影响。通常测量绝缘电阻的方法有[2]：（1）电流恒定，测量电压；（2）电压恒定，测量电流；（3）测量电压电流比：R=U/I。本文采用第二种方法，即电压恒定，测量电流的方法来测量绝缘电阻。测量绝缘电阻原理图，如图1所示。其中，直流信号电源电压V恒定，限流电阻Ra、Rc，采样电阻Rb、Rd，绝缘电阻记为Rx，分别对两个回路进行计算，这样，我们只需要检测出V1、V2的值，就可以得到绝缘电阻的值。当绝缘体出现问题时，在高压电源的影响下，绝缘体会出现绝缘下降，这时，我们引入一个低压直流信号电源，对此时的绝缘电阻进行实时在线测量，根据叠加原理，这时的测量结果就是真实的绝缘电阻，同时又不会对负载产生影响。

3硬件设计

系统原理图如图2所示。监测仪系统以单片机C8051F500为控制核心。由原理图可知，三相降压变压器原边通过高压电缆连接到潜油电机输入电源，其中线通过导线连接到直流信号电源正端。直流信号电源负端经采样电路接大地。潜油电机工作时，高压电缆对地绝缘电阻记为Rx，Rx上有泄漏电流流过。这样，监测仪直流信号电源正端，通过三相降压变压器、高压电缆、绝缘电阻Rx，经由大地、监测仪采样电阻，回到电源负端，形成整个测量回路。

3.1测量回路电流采样电路测量回路中直流信号电源电压V恒定，Rc为限流电阻，Rd为采样电阻。回路中的电流转换为模拟电压信号V1，经过模拟电路调理后输入单片机，记为CPU1。如图3所示。

3.2基准电压电路直流信号电源、Ra和Rb组成基准电压回路。与采样电路类似，对此回路进行模拟电压信号采样后，输入单片机，记为CPU2。如图4所示。单片机对CPU1和CPU2进行处理、计算后得到绝缘电阻的测量值。测量结果经RS485发送到触摸屏显示输出。为了滤除潜油电机系统交流信号对监测仪的干扰，以及保证监测仪系统可靠运行，在三相降压变压器中点和大地之间接滤波电容CO。

3.3频率采样电路采集三相降压变压器副边模拟电压信号，如b相和c相，经模拟电路调理后输入单片机。如图5所示。

4监测仪软件设计

监测仪根据绝缘电阻随电气设备供电电压变化而变化的特点，采集同一个采样周期内绝缘电阻变化的最大值、最小值、中间值、平均值为测量所得数据，存储在单片机内。其中中间值为采样周期内最大值和最小值的平均值。采样周期随潜油电机系统频率变化而变化。由于采样信号和干扰信号为同频信号，因此不能采用传统的滤波方式进行滤波，所以采用软件滤波的方式。并且，采样间隔时间随着电源频率的变化而变化。监测仪每42小时存储一组数据，可以记录190天的数据。在触摸屏上以曲线回放的形式，形象的展示了该时期内绝缘电阻的变化情况，方便用户分析数据。

参考文献：

[1]高电压技术（第二版）[M].北京:中国电力出版社,2009.

篇10

[关键词] 油位传感器；滑动变阻器；干簧管；自动纠错

[中图分类号] U463 [HT5H][文献标识码] A [文章编号] 1008-4738（2012）05-0107-03

目前汽车上的油位指示系统，主要由燃油表和油位传感器组成。燃油表大多为电磁式指针表， 其结构是在表盘上通过多条均匀刻线把燃油量分成三格， 通过指针指示燃油量的多少。这种结构的油位指示系统，通过传感器把油位信息转换成电阻，然后把这个电阻串接到汽车蓄电池中，构成直流回路，回路中电流的大小和电阻成反比，这样就可以用电流的大小来反映油位的高低，把电流计的刻度用油位（满油位、半油位、低油位）来标记，就形成了汽车油位表。

这种结构的油位指示系统，传感器只有一支， 当汽车在上、下坡或是车身倾斜时，油位的液面并不是水平方向，传感器反映的油位并不是真正的油位，显示的只是大概的油位，无法得到准确的油位信息，为了得到准确的燃油信息，就必须对现有的油位显示系统进行改进。

一、传统油位显示系统工作原理及缺点

传统的油位传感器安装在燃油箱内，由浮子、转轴杠杆及滑动变阻器组成，具体结构见图1： 其浮子漂浮在油面上，浮子通过杠杆带动滑动变阻器的滑动端旋转，随着杠杆的转动，接入回路中的电阻也随着改变，回路中的电流也随着改变[1]。当油箱在空油位时，浮子在油箱的底端，这时滑动变阻器的滑动端在最高位，接入电路的电阻R′最大，回路的总电阻R总=R′+R （R是回路中的限流电阻），

中的电流I = U/R总=U/（ R′+R），U是汽车蓄电池的电压，根据公式可知此时I最小，油表指针指在最左边，这个位置就代表油位在最低位，亦即空油位；当给油箱加入燃油时，随着油位的上升，浮子也逐渐上升，杠杆带动滑动变阻器的滑动端向下旋转，接入回路中的电阻逐渐减小，回路中的电流逐渐增加，指针也逐渐向右偏转，当油箱中的油加满后，浮子就上升到最高点，这时滑动变阻器的滑动端就旋转到最下端，接入电路的电阻R′就为0，回路中的电流I就最大，指针就指在最右边，这个位置就代表了油位在最高位，即满油位。

这种传统油位传感器，结构简单，制造成本较低，且只有一支传感器，当汽车水平方向时，油位的液面和油箱的底部平行，油位指示还比较准确，但是当汽车在上、下坡或是车身倾斜时，油位的液面和油箱的底部不平行（具体细见图2），这样油表指示的油位就不准确，为了能在任何时候都能得到准确的油位，就必须对传统的油位表进行改进。

二、具有自动纠错功能的汽车油位指示系统的设计

1.油位传感器的改进

传统的油位传感器的核心是滑动变阻器，滑动变阻器主要是用康铜丝（铜镍合金）绕制而成，其电阻温度系数较高，在炎热的夏季和寒冷的冬季其电阻变化较大；另外潮湿对其性能影响也很大，线绕电阻器在潮湿条件下使用时， 会发生阻值减小、阻值增大、阻值不稳以及断线等故障，失效率相当高[2]，这样油位测量结果误差很大。

为了准确指示油位，就需要选择温度系数低的电阻组成传感器，目前金属膜材料制作的精密电阻，就是很好的替代品，这种电阻，在夏季和冬季其电阻误差一般都低于1%，油位传感器的测试精度可达到1级，比传统的油位传感器提高了几十倍以上。

2.测量电路的改进

滑动变阻器在使用过程中，滑动端始终和电阻器接触，触点长时间的摩擦，触点部位就会形成一层粉末，造成触点的接触电阻变大，而且滑动端的触点很容易被油箱里挥发出来的燃油腐蚀，使触点接触电阻变大或者绝缘， 造成电路故障， 甚至还会导致触点转动卡滞， 致使燃油表指示不准[3]，所以需要一种新的元器件取代滑动变阻器。

干簧管就是取代滑动变阻器的最好元件，它作为一种电磁元器件，其电磁特性很早就被应用于液位测量领域，但是因为制作工艺的限制，没有被广泛应用，直到近几年铑金属材料的开发，使得干簧管触点磁化后消磁时间大大降低，已经可以在液位测量领域广泛应用了图3所示就是一种用干簧管制作的新型油位传感器，现已逐渐取代传统的油位传感器，其内部电路详见图4所示。

干簧管式传感器，其测量原理是：把永久磁铁装入油浮子里面，磁铁随着油位的升降，磁化同一位置的干簧管，干簧管磁化后就导通，其相应位置的电阻就接入到汽车蓄电池，构成直流回路，回路中电流的大小就可以反映油位高低。

干簧管式油位传感器测量油位时，浮子不与测量元件直接接触，这样就可以有效避免电路接触不良的问题，并且因为干簧管触点开关次数能达到亿次规模，使得传感器的整体使用寿命轻松达到10年以上，比传统的滑动电阻式传感器高出很多倍，所以取代其地位也就不言而喻了。

3.纠错功能的设计

当用一支传感器测量油位时，不管传感器有多好，当汽车在上、下坡或是车身倾斜时油箱的油位一边多一边少，这样测量结果无法准确，当用两支传感器组合测量油位时，测量的结果就非常准确了。

三、结束语

新型燃油表在安装了由干簧管组成的油位传感器后， 不管汽车运行在任何路面都能精确显示油箱中的油位， 从而给驾驶员带来极大的方便. 本文中的燃油箱为长方体形状， 对于不规则的燃油箱， 只要油箱底部是水平的，依然可以通过双传感器电路准确测量出油箱中的油位。

[参考文献]

[1] 丁左武. 具有自纠偏功能的数字式燃油表设计[J]. 山东理工大学学报，2007（3）：52.