[发明专利]一种电气设备回路电阻测试系统及接触状态评估方法

说明书

技术领域

    本发明提出一种电气设备回路电阻测试系统及接触状态评估方法，属于回路电阻检测技术领域。针对各类电气设备导电回路节点性能检测的需要，综合各类电气设备导电回路节点接触电阻的特点和回路电阻测量的基本范围，在满足

抗电磁干扰以及测量准确性的基础上，精确测量电气设备的回路电阻；同时提供一种通过回路电阻随冲击电流增长的变化率评估电气设备接触状态的方法。

背景技术

电气设备导电回路节点的接触电阻，是由导电连接件的触头或各类导线压接头间的接触电阻和它两端的导体连接部分所组成的。由于导体电阻远远小于回路的接触电阻，所以回路电阻基本上是由接触电阻决定的。接触电阻的测量原理的科学性，将直接影响到测量值精度。

电气设备导电回路节点有很多类型，但其接触电阻的物理模型是相同的，即接触电阻由收缩电阻和膜电阻两部分构成。收缩电阻是指导电连接件触头间的金属触点，其特征是点接触，即使外力将其合的再紧密，也只是接触点多少的不同。由于接触是点接触，使得通流面积变小很多，导致接触处的电阻会大很多，这个电阻就称为收缩电阻；膜电阻是指导电连接件分开后，由于空气的氧化作用，还有其他的因数影响，会在导体触头处产生一层氧化膜，导致导体的导电性能变差，氧化膜的存在会明显增加电阻，这部分原因引起的电阻，称为膜电阻。接触电阻主要就是由膜电阻和收缩电阻组成的。接触电阻的存在，会导致导电连接件接触部分电损耗增大，接触处温度升高，造成导电连接件故障，影响系统安全运行。

接触电阻属于微欧级别的小电阻，传统的测量微电阻的方法有电压降法和微欧仪法。工程上高电压大容量导电连接件回路电阻测试，通常采用四端子接线的直流压降法，在回路中作用电流，根据电压降和通过的电流测量得到回路电阻。《电力设备预防性试验规程》规定直流压降法电流不小于100A。传统的回路电阻测试采用开关整流电源，体积重量大，不便携带且功能较单一。有文献报道采用矩形脉冲电源，但只适用于无感电路。也有文献提出用电容电感组成二阶振荡电路，二阶振荡电路则可通过采样电流峰值附近的信号消除电感对测量结果造成的影响，但是其电流峰值也仅为100A，而且持续时间较短，对于消除触头的表面膜不利。

电气设备导电回路节点接触电阻的阻值一般在几十微欧到数百微欧，所以要精确测量其阻值，必须通以大电流。国家推荐的测试电流为100A，但是随着近期的研究表明，回路电阻在100A的直流电源和在300A的直流电源下测得的阻值存在着一定得差异，300A的电流源下测得的回路电阻值更为准确。同时，多个断路器生产厂家发现，1000A电流下的测量值将更能反映触头的导通状态。这些研究均表明，回路电阻的精确测量必需采用能输出更大电流的电源。

目前，国内外的回路电阻测量仪器大多采用开关电源，只能输出100A到300A的电流，要产生更大的电流，则设备成本和重量都将大大增加，基本不能满足现场测试仪的要求。国外有文献报道，采用电解电容器组作为储能电源，能够放出1kA的电流，但是电容器组本身质量就达10kg，再者电解电容器使用维护十分困难，不能满足工程应用要求。

科技的进步和发展使各学科间的联系越来越紧密，电气设备测试技术发展也依赖于其他学科的发展成就。近年来，有一种称超级电容器的储能元件，被广泛的应用到重要的工业领域中，如航空航天、起重机、电动汽车、UPS电源，再生能源和军事领域。超级电容器，由表面多孔活性炭和有机电解液组成，外部通过氩弧焊方法焊接外壳密封并通过电极与外部环境联接。超级电容器功率特性优异，与同体积的电池相比，具有10倍以上的功率密度和100倍以上的充放电速率。超级电容器的特大电容量、内阻小、充放电速率高、安全系数高、充放电线路简单和长期使用免维护等优良特性，为电气设备回路电阻检测装置的研制，提供了坚实基础。

发明内容

 本发明提出一种电气设备回路电阻测试系统及接触状态评估方法，应用超级电容器产生千安级长波头的冲击电流，针对电力系统各类电气设备导电回路节点（GIS导电回路、高压断路器、高中压隔离开关和高中压母排等）呈现的回路电阻的差异性，得到电气设备的回路电阻值，评估电气设备导电回路节点的接触状态。若测试对象为高压断路器还可得到其合闸电阻、回路电阻值以及回路电阻的变化曲线。

一种电气设备回路电阻测试系统，本系统可以产生千安级的冲击电流，用于回路电阻的测量，可以消除测量引线自身电阻和连接时接触电阻的影响，精确的测量各类电气设备的回路电阻；适用于各类电气设备导电回路电阻的特点和回路电阻测量的基本范围，有针对性的对各类电气设备回路电阻进行现场检测。