Бесплатная горячая линия 8 800 700 28 15 sales@kocos.ru
Качество электрических соединений высоковольтных выключателей распределительных устройств
7 августа 2019
Юрген Драер, менеджер по продукции,
KoCoS Messtechnik AG, Корбах, Германия

Измерения с помощью микроомметра PROMET SE В системах передачи и распределения электроэнергии, на пути от генераторов к потребителям, существует множество электрических соединений, от простых клемм до контактов автоматических выключателей, разъединителей и переключателей заземления. Надёжность и состояние этих электрических соединений оказывают решающее влияние на безопасность и экономическую эффективность сетей электроснабжения. При протекании больших токов необходимо, чтобы переходное сопротивление в точках подключения было минимальным. На переходное сопротивление влияет ряд факторов, в частности оно увеличивается при «старении» контакта в процессе работы. Высокое сопротивление приводит к увеличению тепловых потерь и другим негативным явлениям. Неисправное соединение можно выявить, измерив переходное сопротивление.

Для таких измерений хорошо подходит портативный микроомметр с батарейным питанием PROMET SE, разработанный компанией KoCoS Messtechnik AG. Этот прибор выдаёт регулируемый испытательный ток до 200 А. Два токовых выхода и два входа для измерения напряжения позволяют определить сопротивления одновременно в двух точках. Поскольку устройство весит всего 1,5 кг и имеет компактный корпус с ремнём для переноски, его можно использовать даже при работе на лестницах или подъёмных платформах. Мощная литий-ионная перезаряжаемая батарея гарантирует работу независимо от наличия электросети в течение нескольких часов и даже дольше.

Рис. 1. Измерения с помощью микроомметра PROMET SE

 Сопротивление и потери энергии в точке соединения

Даже если соединение кажется идеальным, контактные поверхности никогда не совпадают по размерам и площадям. При осмотре под микроскопом они будут неровными и покрытыми изолирующим примесным слоем. Во время соединения микроповерхности сжимаются под действием контактного усилия, и через места их соприкосновения проходит ток. Уменьшение площади соприкосновения приводит к повышению сопротивления. Из-за более высокого сопротивления в точке контакта рассеивается больше энергии, что приводит к повышению температуры. Потеря мощности в точке контакта зависит от силы тока и сопротивления: P = I2 x R.

Микроповерхности контакта при болтовом соединении сборных шин (зелёным цветом показан оксидный слой / примесный слой)

Рис. 2. Микроповерхности контакта при болтовом соединении сборных шин (зелёным цветом показан оксидный слой / примесный слой)


По мере старения электрических соединений сопротивление в точках контакта увеличивается. Увеличение сопротивления происходит из-за уменьшения контактного усилия, образования примесных слоёв, фреттинг-коррозии и приводит к дальнейшему повышению температуры. Контактное усилие падает в результате ослабления болтового соединения, что приводит к уменьшению площади поверхности, через которую проходит ток. Повышение температуры и внешние воздействия ускоряют образование примесных слоёв, что приводит к росту оксидной пленки. При фреттинг-коррозии, вызываемой механическим смещением или расширением, разрушаются имеющиеся микроконтакты. Эти факторы влияют на процесс старения и в самом худшем случае могут привести к исчезновению соединения как такового.

 Коэффициент качества соединения

Качество соединения можно оценить, определив коэффициент качества. Для этого отлично подходит микроомметр PROMET SE, обладающий двумя входами для измерения напряжения. Коэффициент качества – это отношение сопротивления соединения RCON на участке перекрытия контактных поверхностей с длиной lCON к сопротивлению шины RREF на участке с длиной lREF, при условии что lCON = lREF (см. рис. 3).

 Испытание выключателей распределительных устройств

Распределительные устройства являются важными компонентами систем электроснабжения и должны работать надлежащим образом в различных условиях. На протяжении всего срока службы выключатели распределительного устройства должны постоянно подключать или автоматически выключать работающие части. Выключатели должны без повреждений выдерживать механические и термические нагрузки во время работы. Трение и истирание влияют на работу механических частей. Качество контактных систем токонесущих цепей может ухудшаться, что приводит к чрезмерному тепловыделению. Чтобы обеспечить безопасное функционирование, важно проверять рабочие характеристики выключателей распределительных устройств во время монтажа, ввода в эксплуатацию, технического обслуживания и ремонта.

При размыкании контактов в высоковольтном автоматическом выключателе создаётся дуга высокого напряжения. Автоматические выключатели должны гасить ток короткого замыкания, вызванного дугой, за долю секунды. Для этого в них имеются системы гашения или дугогасительные камеры. Дуговой контакт срабатывает первым во время замыкания и последним во время размыкания. Контакты изнашиваются в процессе обычной коммутации, а также при прерывании токов короткого замыкания. При плохом состоянии контактов автоматический выключатель становится ненадёжным. Высокое контактное сопротивление в РУ приводит к большим потерям мощности и возможному серьёзному повреждению всего устройства. Высокое переходное сопротивление плохих контактов можно выявить, применив микроомметр.

Подключение микроомметра PROMET SE для измерения коэффициента качества болтового соединения

Рис. 3. Подключение микроомметра PROMET SE для измерения коэффициента качества болтового соединения

 Статические и динамические измерения контактного сопротивления

При статическом методе контактное сопротивление измеряется, когда расцепляющее устройство находится в замкнутом состоянии. Однако такое измерение не предоставляет информации о внутреннем состоянии, особенно о дуговых контактах. Оценку можно произвести путём внутреннего осмотра контактов, но выполнить это достаточно сложно. Для упрощения получения информации о внутреннем состоянии автоматических выключателей был внедрён динамический метод, при котором сопротивление измеряется при операции замыкания-размыкания. Во время операции переключения подаётся большой испытательный ток и определяется падение напряжения. По завершении операции сопротивление отображается как функция времени.

На графике сопротивления хорошо заметен переход к дуговому контакту. После измерения хода контактов также можно определить длину дуги. График характеристики сопротивления и длина дуги даёт представление о внутреннем состоянии расцепителей без необходимости открывать камеру главного контакта. При использовании в сочетании с приборами для проверки высоковольтных выключателей ACTAS микроомметр PROMET SE может выполнять динамические измерения контактного сопротивления одновременно на трёх полюсах и на нескольких расцепляющих устройствах на каждый полюс. Это значит, что измерение выполняется на всех контактах выключателя за одну операцию, что устраняет трудоёмкие процедуры подключения и отключения и гарантирует проведение измерения в одинаковых условиях, позволяя напрямую сравнивать контактные сопротивления друг с другом.

PROMET SE на высоковольтном выключателе с двумя расцепляющими устройствами

Рис. 4. PROMET SE на высоковольтном выключателе с двумя расцепляющими устройствами

Результаты измерения динамического сопротивления c помощью PROMET SE и ACTAS P 360

Рис. 5. Результаты измерения динамического сопротивления c помощью PROMET SE и ACTAS P 360

Таким образом, микроомметр PROMET SE обладает характеристиками, которые делают его универсальным измерительным устройством, подходящим для использования в качестве переносного прибора на распределительных подстанциях и в промышленных условиях.


© kocos.ru, 2019
© ООО "Евротест", 2019

Частичное или полное использование материалов статьи возможно только с разрешения правообладателя
все статьи

Сделать заказ!