邓涛;丁一岷;夏强峰;屠晔炜
【摘 要】针对真空断路器分合闸线圈电阻传统测量方法存在的缺陷,研制出一种真空断路器分合闸线圈电阻测量装置,有效解决了当前断路器分合闸线圈回路带有整流模块导致电阻无法测量的难题.现场应用结果表明,该装置测量数据具有较高的准确性,有力提升了现场试验工作效率,实现了断路器分合闸线圈电阻智能化全面测试,完善了该类设备在投产前的试验检查过程,保障了电力设备入网质量.
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2018(037)005
【总页数】6页(P32-37)
【关键词】真空断路器;分合闸线圈;整流模块;电阻测量
【作 者】邓涛;丁一岷;夏强峰;屠晔炜
【作者单位】国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 314003;国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 314003;国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 314003;国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 314003
【正文语种】中 文
【中图分类】TM561
0 引言
真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名。它具有体积小、重量轻、可频繁操作、灭弧不用检修的优点，适用于要求无油化、少检修及频繁操作的场所使用[1-2]。断路器分合闸线圈材料质量及制作工艺的缺陷导致线圈电阻不合格问题时有发生，必定违背新建变电站的“零缺陷”投产要求，也给断路器的正常动作带来隐患。
传统的万用表测量法在分合闸线圈控制回路中只有线圈时测量较为准确，但实际变电站工程中所使用的大部分分合闸线圈回路中均存在整流模块，这将给测量结果带来很大偏差。另因在未通电情况下，使用万用表对分合闸线圈直接测量，线圈阻值可能会与通电情况有
偏差。在完成安装之后，分合闸线圈完全密封于高压断路器内，操作人员需确保熟悉断路器内部工作原理，对拆装的结构十分了解。高压断路器的拆装过程较为繁琐，在拆除或更改被试设备上的试验接线之前，安全一定要得到保证[3-6]。
以下介绍一套真空断路器分合闸线圈直流电阻（简称直阻）测量辅助装置，该装置现场应用简单方便，测量安全风险小，能有效解决真空断路器分合闸回路带有整流模块导致线圈电阻无法测量的难题。
1 传统测量方法改进
1.1 真空断路器分合闸线圈电阻测量存在的缺陷
在安装完成的高压开关上进行电阻测量，传统万用表测量方法试验原理如图1所示，即在要测量线圈回路上施加一个电压VCC，测量取样电阻R1两端电压和电源电压进行计算。
图1 传统测量线圈电阻原理
但实际情况中，在线圈回路里还有整流桥等其他电子器件，有的开关线圈回路既有整流桥又有NMOS（N型金属-氧化物-半导体）管，见图2。
图2 带有整流器件的线圈回路
图2中，以电源电压24 V，取样电阻100 Ω，线圈电阻129.6 Ω和整流桥压降共1.4 V为例，在不考虑测量偏差的情况下，根据现有的测量方法计算出线圈阻值约为143.8 Ω，与实际相差较大。如果在线圈回路中多了一个NMOS管，系统的测量必须在NMOS管导通时进行，否则在NMOS管关断后无法测量。现有技术测量时间太长，测量准确度非常低，因此目前的试验设备无法在通电情况下对线圈电阻进行测量。
1.2 真空断路器分合闸线圈电阻测量方法改进
由于整流桥和NMOS管均在高压断路器内部，并且各类型号断路器设备都不相同，因此无法直接得知整流桥的压降。
针对以上问题，一方面在NMOS管导通期间快速测量，避免关断之后测量带来的误差（若无NMOS管也并无影响），通过软件的改进能完善这一功能，实现快速测量。另一方面需要降低整流桥压降的影响。对于这一方面可以分两部分实施：一是可以增大回路中的电流，如果电流增大，那么大部分电压会分在取样电阻和线圈上，此时整流桥的压降相比于
落在取样电阻和线圈上的电压较小，从一定程度上提高了测量精度，所以测量的电源电压需提高；二是在提高电压之后若能进一步减小整流桥压降所带来的误差，那么线圈电阻测量试验就能顺利开展。针对这一情况，可以分2次使用不同大小的取样电阻进行测量。因整流桥在一定的范围内改变电流值，其压降不会有很大变化，因此可假定2次测量的压降相同，从而更准确地计算出线圈电阻值。设计思路如图3所示。图3中R1和R2分别为2次测量的取样电阻，通过2次测量可得：
式中：I1为第一次测量时流过取样电阻R1的电流；I2为第二次测量时流过取样电阻R2的电流；Vf1为第一次测量时整流桥的压降；Vf2为第二次测量时整流桥的压降，假定2次压降相同；Rx为要测量的线圈电阻。 由式（1）和（2）可得 I1×（R1+Rx）=I2×（R2+Rx）， 即可求得 Rx。
图3 设计电路原理
2 真空断路器分合闸线圈电阻测量装置设计与研制
测试系统由操作电源、辅助电源、主控制器、显示屏及按键组成。操作电源提供操作机构
正常分合闸的直流操作电压，辅助电源由开关电源产生，供主控制器及其他采样、控制电路工作。主控制器通过显示屏和按键组成人机交互界面，控制测量输出和操作输出，测量电压信号，计算直流电阻并显示在屏幕上。装置原理框如图4所示。
图4 装置原理框图
制作与实施小型开关直阻测试辅助装置，需要搭建电源模块、控制模块、测量模块、操作模块和显示模块5个部分的功能。
2.1 电源模块
工程应用中，常采用的电源技术有2种，即线性电源技术和开关电源技术，而开关电源技术具有效率高、体积小、发热小、功耗低和重量轻（体积和重量只有线性电源的20%~30%）等优点，并且自身抗干扰性强、输出电压范围宽、易于模块化[7-8]。结合实际需要，决定采用以开关电源技术为主体的电源模块，主要实现以下2个目标：
（1）将220 V AC电源转换成30~270 V操作电源、24 V的开关电源以及3.3 V，5 V，12 V，-15 V的辅助电源。
（2）实现操作电源的连续可调。设计采用电源模块的核心部分电路如图5所示。
采用开关电源技术得到装置工作所需的直流电压，包含开关操作电源、线圈电阻测量电源、辅助电源3个子模块。操作电源提供操作机构正常分合闸的直流操作电压，辅助电源由线圈电阻测量电源产生，供主控制器及其他采样、控制电路工作。
图5 电源模块电路设计
2.2 控制模块
装置需要对各模块间进行有效的配合控制，对采集到的电压、电流进行准确监测，并将电压、电流数据输出到数据处理模块，将处理得到的线圈电阻值在显示屏上进行显示。单片机在我国普及程度高、体积小、功能强、工作可靠性好、性价比高，且能够处理复杂的逻辑计算，满足项目中相关逻辑计算要求，各类接口也比较丰富[9-10]，综合考虑采用单片机作为系统的控制核心来搭建控制模块，主要实现以下2个目标：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议