随着我国国民经济的快速发展,对电力的需求日益提高,电力工业的发展对社会的贡献也日益突出,同时电力变送、传输时的安全问题也被电力部门所重视。电力设备的回路电阻是表征导电回路的联接是否良好的重要参数,其值的大小直接影响正常工作时的载流能力和短路电流的切断能力。各类产品的回路电阻都有规定的取值范围,当超出规定取值范围时,可能是导电回路中存在接触不良。在预防性试验和交接试验中,需要准确测量电力系统中电力变压器、开关、断路器等大电流设备的回路电阻值,它们的回路电阻值主要取决于动、静触头间的回路电阻。在大电流运行时,若连接处接触不良会导致局部温升增高,严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损。所以电网中运行的电力变压器、开关、断路器等设备的回路电阻,已成为安全运行考核、验收的重要参数。

由于电力变压器、开关、断路器等设备的回路电阻很小,只有用很高的检测电流,才能保证一定的精度和抗干扰能力,这是由于电力变压器、开关、断路器等设备的动、静触头之间存在氧化膜,如果用较小的电流检测,氧化膜对检测结果的影响会偏大,但在大电流下检测时氧化膜就会被击穿,对检测结果影响就比较小,所以理论上,检测电流只要不超过额定电流,应该至少大于100A。

回路电阻测试仪是一种能提供大电流且能有效消除检测电流波动对检测结果产生影响的仪器,因此被电力系统、输变电系统和高低压开关制造厂等单位广泛应用于对回路电阻的检测。就计量而言,2010年1月JJG1052-2009《回路电阻测试仪、直阻仪》国家检定规程开始实施,然而目前使用的标准电阻所能承受的最大允许电流均小于100A,不能达到回路电阻测试仪100A或更大的工作电流要求,因此难以用标准电阻直接比较法对其示值误差进行检测。本文通过对回路电阻测试仪的工作原理及《回路电阻测试仪、直阻仪》国家检定规程进行分析,提出用HDHL-100A型直流大功率有源标准电阻器对其进行检测,检测范围可覆盖被测回路电阻测试仪示值的全量限,从而保证整个测量过程的正确有效,使问题得到较好的解决。

1、回路电阻测试仪的工作原理

回路电阻测试仪的设计采用了高可靠性的大功率集成电路,由直流恒流源、前置放大器、A/D转换器、指示装置等部分组成,如图1所示,是具有毫欧、微欧量程的低值电阻测量仪,操作简单,可一键测量回路电阻、导线电阻、线圈的电阻等,且测试电流能自动稳流,保证了测试数据的稳定可靠。

图1回路电阻测试仪结构原理示意图

回路电阻测试仪在测量时,由高频开关电源输出100A或更大的电流,施加于被测电阻的两个端钮之间,通过采样电路采集电流流过被测电阻所产生压降的模拟信号,经前置放大器放大后,由A/D转换器将模拟信号转换成数字信号,再经微处理器对数据进行滤波、运算、处理,根据串联电路电流处处相等的原理,通过欧姆定律R=U/I,由负载两端的压降U和回路中的电流I之比得出被测体的直流电阻值,如图2所示。

图2回路电阻测试仪工作原理示意图

2、回路电阻测试仪的检测方法

2.1 检测项目及技术要求

1)外观结构

回路电阻测试仪的主要标志应清晰明显,接线端子完好,所有开关及按钮应灵活可靠。通电检查其工作性能是否正常。

2)电阻、电流允许误差

如表1所示。回路电阻测试仪电阻示值的绝对误差:△=±(a%Rx+b%Rm)

式中:△-用绝对误差的形式表示的最大允许误差;

Rx-回路电阻测试仪电阻示值;

Rm-回路电阻测试仪满量程值;

a-与回路电阻测试仪电阻示值有关的系数;

b-与回路电阻测试仪满量程值有关的系数。

表1回路电阻测试仪准确度等级的要求

2.2 检测方法

针对回路电阻测试仪的工作原理,在满足电流和功率的前提下,选用HDHL-100A型直流大功率有源标准电阻器,技术指标如表2所示,它等效于一个可调直流大功率电阻箱,数值能连续调节,可以满足市场上大部分的回路电阻测试仪的检测要求。

由于回路电阻测试仪是在大电流的条件下工作,为了消除引线电阻、提高测量精度,采用四线制接线测量法,如图3所示。同时为了避免过热,要求电流持续时间要短,使用牢固可靠的电流接线。根据规程的要求均匀的选取检测点进行,其中须包含有显示值的起始点、中间点和接近满刻度点,将HDHL-100A型直流大功率有源标准电阻器前面板的测量盘置于相应的阻值,当回路电阻测试仪输出电流后,用回路电阻测试仪的输出示值直接同HDHL-100A型直流大功率有源标准电阻器的数显屏上读数相比较,能最大限度地提高测量的准确度。

表2 HDHL-100A型直流大功率有源标准电阻器的技术指标

图3 回路电阻测试仪的检测示意图

3、使用中注意的问题

需要注意的问题有:必须将功能开关置于调零状态时方可开机;开机后务必注意仪器前面板的正常指示灯是否亮,如果不亮则说明仪器工作不正常,应立即关机;仪器开机后,测量前应进行调零,只有调零正常,方能使用;不要接错电流端与电位端;不要在回路电阻测试仪输出电流的情况下突然关机;仪器使用后将回路电阻测试仪的电流端与仪器的C1、C2端钮断开后关机;实际检定时,有时需将本仪器的C1端和P1端钮(电流低端和电位低端)用导线连起来后使用;仪器关机后,如需再使用,应等待五分钟后再开机。