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.

 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.

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 R_CON на участке перекрытия контактных поверхностей с длиной l_CON к сопротивлению шины R_REF на участке с длиной l_REF, при условии что l_CON = l_REF (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.


 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.






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.