断路器回路电阻增大原因分析

摘 要：回路电阻是影响断路器运行质量的基本要素之一，通过分析断路器回路电阻值超标的原因，可有效提高设备安全运行的可靠性 。

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.

[3] 郭仲礼.高压电工实用技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4] 徐国政.高压断路器原理和应用[M].北京：清华出版社，2000.