时间：2023-05-29 17:33:24
关键词：500kV变电站；LW24-72.5型断路器；主回路电阻超标；故障处理
中图分类号：TM56
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）30-0097-02
高压断路器是500kV电力系统中非常重要的电网调度和控制保护设备，断路器的运行质量水平的高低直接影响到500kV电网系统运行的安全可靠性和电力供应质量水平。从大量研究资料和实践工作经验可知，影响断路器运行质量的因素较多，其中主回路电阻超标问题是影响断路器安全可靠、节能经济运行的基本要素，这是由于任何一台高压断路器总是由若干个电接触连接件相关联接组成完整的导电回路，电接触（尤其是动静触头接触）连接在运行过程中将会产生较大的接触电阻，加上断路器导体自身存在的电阻，这样在整个断路器导电回路中就存在回路电阻，而回路电阻的存在就会引起断路器导电回路出现温升效应，直接关系到断路器整体运行的安全稳定性，影响500kV电力系统的安全供电。
1 断路器回路电阻简介
如果将该导体切成两半再按照一点方法让其接触运行，则其在运行过程中就会形成电接触。仍在此导体内两端通以相同电流I时，再利用测量以前测量该导体两端的电压降时，就会发现此时值要比整段导体的U值大得多，相应所求得的回路电阻值R
也要大很多，即将该电阻称为该导体的接触电阻。
2 LW24-72.5型断路器运行现状分析
3 LW24-72.5型断路器主回路电阻超标的原因分析
影响LW24-72.5型断路器主回路电阻的因素较多，从实际工作经验可知，断路器材料性质、接触方式、接触压力以及接触表面加工情况等是工程中常见引起主回路电阻过高的重要因素。为了有效解决500kV变电站35kV侧LW24-72.5型断路器主回路电阻超标问题，现场采用分段测量断路器回路电阻方法，尤其对断路器的动、静触头电阻进行现场反复测试。经现场详细测试分析可知，35kV侧LW24-72.5型断路器导电排与导电杆间的接触电阻增加比较多，在导电排表面出现过热氧化变色等问题。结合断路器结构分析，认为一方面是断路器结构引起电阻增加，即由于导电排上金属环4个螺栓在设计和安装过程中，没有相应地调整弹片，造成在断路器不断开断过程中引起松动，导致导电排与导电杆间接触压力不断变小，甚至由于渗水等作用引起触头接触面剧烈氧化，造成断路器回路电阻增大；另一方面，断路器触头表面由于生产质量水平存在问题，在运行过程中引起断路器动触头出现灼烧问题，导致触头表明变色、发黑，引起主回路电阻不断增加超标。
4 LW24-72.5型断路器主回路电阻超标故障处理
5 结语
主回路电阻对断路器安全可靠、节能经济的稳定运行至关重要。主回路电阻偏高，会引起断路器设备温度偏高，其运行将会变得不稳定、不可靠，跳闸频率将会增大，进而引起其他相关一系列问题。因此，断路器的主回路电阻值必须符合安全可靠运行技术规范要求，只有这样才能确保500kV变电站系统中的所有电气设备安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
参考文献
[1] 杨鹤，苗本健．提高断路器限流特性的研究[J]．电工技术，2005，（8）：63-64．
【关键词】220kV变电站；高压断路器；主回路电阻抄表；温升；故障处理
1、引言
断路器作为电力系统中电能分配调度和保护控制的核心设备，其运行的安全可靠性直接影响到整个电网系统的供电水平。实际在进行电能分配、输电以及用电等过程中，无论采取何种导电材料作为传输媒介，其均可能由于材料存在一定电值阻，进而形成一个较为复杂的电磁环境，相应就会产生较大的热损耗，一旦断路器触头、母线联接部位由于安装质量水平、绝缘下降、误操作等原因造成其接触面不能有效接触引起电阻值不断增大，则会引起断路器主回路电阻值不断增大。热量在这些部位不断聚集，一旦其超过安全运行允许温度值时，就会使这些部位出现过热故障，轻者会引起断路器绝缘和动作性能降低，重者可能会导致电力系统大面积发生停电事故。
2、LW252型断路器运行现状分析
某220kV中枢变电站作为当地电网的重要组成部分，其总容量为480MVA，装有两台容量为240MVA的三相耦合电力变压器，电压变比为220/110/10kV。其中，252kV设备和126kV设备均为室外AIS敞开式电气设备，10kV用电缆引致室内组屏供电。该变电站在进行#2主变及相应间隔安装后，于2012年3月11日进行#2主变挂网运行，试运行各设备性能表现良好，监测监控数据信息均满足相关技术规范要求，于是正式投运。在投运后第11个月，由于该地区工业的快速发展，LW252型断路器各项运行功能参数性能均较为良好。随着地区经济的快速发展，变电站容量负荷不断增加，尤其是大量高压变频调速、整流设备等在220kV电网系统中所占容量的不断增加，对220kV侧受电侧系统的供电电能质量水平和综合调控运行水平也提出更高的技术要求。在受电侧负荷波动的影响下，出现220kV高压侧断路器不断跳闸等问题，直接诶影响到变电站220kV侧乃至整个变电站的供电安全可靠性。在现地采用相关仪器进行测量，发现220kV侧的LW252型断路器其动静触头间的接触电阻要明显大于相关技术规范和厂家设计要求的100μΩ，尤其是某220kV线路断路器其C相主回路电阻值多次测量平均值甚至达到168μΩ，超标率高达68%，温升也明显超过GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》中规定要求的：触头最大运行温度值大超过90℃的要求，达到94.3℃。另外，从相关检测数据发现，该厂家提供的该批次252kV高压断路器其主回路电阻均存在温升过热问题，且伴随有逐步增长趋势。
3、LW252型断路器主回路电阻超标原因分析
3.1故障数据
高压断路器在选型设计过程中，均会根据系统容量、额定电流、短路电流等进行详细的动稳定计算和热稳定校验，以确保设备在实际使用具有较高的安全可靠性。但由于生产制造、触头设计、安装调试、后期维护等多方面原因，均会导致高压断路器在使用过程中出现过热问题。为了有效解决该变电站220kV侧LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快等问题，现场对存在问题和该批次高压断路器采取停电预试。进行现场反复测试，发现该批次所发的#2～#5 220kV线路断路器A相、B相、C相均存在超标问题，尤其是#4断路器其C相超标最为严重，主回路电阻达到168μΩ，超标68μΩ，超标率高达68%；同时断路器主回路三相电阻值间相差也较大，最大差值高达97μΩ。该220kV变电站母线侧断路器主回路电阻严重超标，直接威胁到该变电站乃至整个220kV输电网络的安全可靠、节能经济的调控运行。
3.2故障原因分析
为找出该变电站220kV母线侧高压断路器主回路超标的具体原因，在结合现场实际情况和现地测试数据，将故障现象和测试数据返回制造厂。按照“最小影响范围”检修原则，待备用断路器到现场后，经同意在现场进行全面完善的解体试验，经检查发现220kV母线侧高压断路器动、静触头存在明显灼烧问题。在对断路器其它结构功能进行综合分析后，现场技术人员及质量监督人员一致认为造成220kV变电站母线侧LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因为：（1）外界负荷波动较大，造成断路器操控次数过多，动作较为频繁，引起动、静触头的固定连接件发生松动，接触面接触存在不良；（2）产品结构设计和生产制造质量存在问题。该变电站其余的同厂家同类型断路器（生产批次不同）没有出现主回路电阻超标问题。
4、LW252型断路器主回路电阻超标故障的处理
从LW252型断路器主回路电阻超标故障原因分析结果可知，引起#2～#5 220kV线路LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因，是由于负荷波动及该断路器生产质量存在一定质量问题。由于#2～#5 220kV线路252kV断路器其动触头存在严重灼伤问题，结合合同要求决定进行“返厂维修”，对高压断路器动、静触头进行全面更换处理，并结合相关技术规范要求对252kV断路器的SF6气体压力进行补气直至压力满足要求为止，并做微水试验、检漏试验等待所有技术指标性能均满足相关规范为止。目前，已处理完毕的一台（#2）断路器在满足一切并网投运技术条件的基础上，重新现地安装调试并投运，并按照GB763-90《交流高压电气在长期工作时的发热》要求，经分项温升测试后，整修后的#2断路器的主回路电阻及温升效益如表1所示：
从表1可以看出，220kV #2线路高压断路器经返厂维修并重新并网投运后，其主回路电阻测量值分别为38μΩ、36μΩ、37μΩ，温度值分别为42℃、39℃、37℃，均能满足100μΩ和小于90℃的技术指标要求。在后期运行一月过程中，分别进行3天、7天、15天和39天测试分析，没有发现主回路电阻有较大波动，温升也较为平稳。
【关键词】同塔多回路线路 接地电阻 防雷性能
我国的经济正在以惊人的速度不断发展，城市的发展步伐愈发快速和稳健，尤其是农村的城市化极为显著，城市的大范围扩张带来了城市中电网的数量也迅猛增长，同塔多回路线路等相关线路的防雷性能越来越为人们所重视。
1 同塔多回路线路的概况
我国经济的快速发展带来了电网建设的快速发展，经济比较发达的地区对电网的要求也越加严格。由于土地资源的缺乏导致部分地区的电网运输紧张，这一因素的限制导致的后续问题包括了社会的混乱。因而为了缓解这一尖锐的社会矛盾，促进社会的和谐发展，我国加大了线路运输的容量，把目光投向了同塔多回路线路的设计与研究上。
与以前较为简单的线路比较而言，同塔多回路线路的塔头变得更加的复杂，该线路的设计相比之前更加美观，成本上也比较的合人心意。同塔多回路线路在国外应用非常普遍。尤其是在经济比较发达的地区，该线路的应用更为普及。政府为了更好地发展经济，也在调动各大力量支持这一项工程的行进。同塔多回路线路一般有同塔四回路、同塔六回路等。
2 同塔多回路线路接地电阻与防雷性能
一般来说，绝大部分地区的输电线路都会有出现雷击跳闸状况，我国相关部门对雷击跳闸的现象进行了数据统计和防雷的相关运算，提出了相当多的防止雷击的措施。
（1）同塔多回线路的杆塔的接地电阻在少于5欧姆时，不需要通过减小接地电阻的电阻率来提高多回线路的耐雷击的性能。但这并不代表能够忽视该部分，相关部门与人员还必须严谨地做好接地电阻的定期监测和相关事务的防范，如有需要，还要改进防范措施，力求安全工作完满。
（2）根据相关的数据表明，同塔多回路线路的杆塔高度应该尽量降低，对于多回路线路中因为跨越出现的高度特别高大的杆塔，需要进一步地校对信息，计算相关数据，分析出它的防雷性能，并且根据相关内容制定有效的防雷技术措施。
（3）我国的相关部门经过测算得出了许多有用的数据，其中比较重要的还有地线保护角要小于零度。
（4）同塔多回路线路中线路悬式氧化锌避雷器作为防雷的比较重要的设施，被我国相关部门极为看好，提倡要大力推行来实践。
3 多回路线路杆塔的设计与防雷性能
我国相关部门的经过层层研究与努力，做出许多研究性报告。报告中指出同塔四回路线路的杆塔的防雷击性能比较好，无论从哪一方面，它的操作性与功能性都有显著的呈现。
对于同塔多回路线路而言，为了使其系统稳定性得到保障，应该花大功夫去避免双汇跳闸的现象出现。为了避免这个问题，有关部门特意为此采取有效措施增大交流线路的双回耐雷击性能。
4 同塔多回路线路的优势
4.1 美观大方，节约成本
同塔多回路线路实现了杆塔的布置美观大方，设施合理有序的特点。在工程的投资上节约了资金成本，使得利润面比较有成效。由于我国政府也重视这一项技术的开发研究与发展，对同塔多回路线路的工作投入加大了力度，对于该项目的条条框框，内部系统加强了管理，所以同塔多回路线路就有了可靠性与安全性这些性能。
4.2 顺应需求，有效防雷
同塔多回路线路是满足我国发展的要求的。由于国家空前进步与发展壮大，电网建设随之加快，线路的需求量激增导致我国不得不投入大量人力物力财力来加强供电需求这一社会问题。同塔多回路线路因为横跨了许多城市的线路交通设施，杆塔的高度愈发向上增加，这样的状况引发的结果是绕击概率明显增加了，引雷的土地面积也骇人地增大，雷击跳闸率也会随之而增加。根据这类情况，我国进行了许多研究来分析相关测试数据，保证同塔多回路线路的顺利铺开。
5 总结
国民经济迅猛发展是我们一直以来的追求和努力方向，由此会带来许多客观的利益来维持我国平稳发展。国家经济快步向前，万千百姓生活水平步步提高，家用电器越来越普及，用电量节节攀升，电网设施越来越集中，对电能的输送容量和可靠性要求越来越高。城市一步步发展，土地资源缺少得更加厉害，电网建设涉及到的社会问题引发的社会矛盾愈发明显。例如一些电网的架设需要征用相关地皮，架空线路的走廊拆迁赔偿等问题都是不容忽视的存在，这些问题相继出现，很大程度上影响了电力资源部的良好发展。为了使其更好地向更高的目标稳定发展，我国的政府特地采取措施制订了切实可行的计划，由此，造福百姓的且又防雷性能好的同塔多回路线路诞生了。
同塔多回路线路的出现满足了我国的发展需求，它沟通多座城市，在满足基本功能之余具有相当出色地防雷效果。同塔多回路线路接地电阻接防雷性能的研究是一个深入切复杂的课题，它需要更多学者长久的研究与深入。
参考文献
[1]谢小松，袁奇，朱炜.220kV同塔多回线路防雷措施探讨[J].华东电力，2009，07：1127-1129.
[2]谢小松，袁奇，朱炜.220kV同塔多回路线路防雷措施[J].上海电力，2010，Z1：277-279.
[3]赵斌财.混压同塔四回输电线路的雷电过电压与绝缘配合研究[D].浙江大学，2010.
关键字：电压互感器，二次压降，补偿
一、绪论
随着电力市场的改革，电能计量关系到直接的经济利益，做好PT二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正合理意义较大。正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。PT二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中。
二、降低二次压降的措施
由于电压互感器二次压降直接影响电能计量的准确性，甚至对系统稳定运行产生不良影响，为此人们在改善二次压降方面做了大量工作，归结起来可以分为降低回路阻抗、减小回路电流和增加补偿装置等三大类降低二次压降的措施。下面就这三种降低二次压降措施进行细致分析。
1.降低回路阻抗
在所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关注的参量。电压互感器二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等三个组成部分。
1.1导线阻抗
由于电压互感器二次回路的长度达100米至500米之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在《电能计量装置技术管理规程》DL/T448-2000中，对计量用电压互感器二次回路的侧试作出了相关的规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm。
1.2接插元件内阻
考虑到电压互感器二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。
1.3接触电阻
在电压互感器二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。
从上述分析中，可以清楚看到，电压互感器二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗;接插元件内阻基本不变;接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。于是得到降低电压互感器二次回路阻抗的具体方案为：
（1）电压互感器二次回路更换更大截面积导线;
（2）定期打磨接插元件、导线的接头，尽量减小接触阻抗。
但无论采取何种处理手段，都只能将二次回路阻抗减小到一个数值，不能减小到零。
2.减小回路电流
一般情况下，电压互感器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200mA，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200mA时，可采取以下措施减小电流：
（1）采用专用计量回路
目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立。否则电压互感器二次回路电流较大。
（2）单独引出电能表
专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。
（3）选用多绕组的电压互感器
对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。
（4）电能表计端并接补偿电容
由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压线圈的电流即电压互感器二次回路电流无功分量较大，电压互感器二次回路负载功率因数较低。采用在电能表电压端子间并接补偿电容的方法，可以降低电压互感器二次回路电流的无功分量，从而降低电压互感器二次回路电流，达到降低压降的目的。实际并接电容时，应选好电容值，一般以压降的角差最小为最佳选值。还应注意电容的耐压，以保证可靠性。但是此措施由于未被有关部门完全认可，所以并未被广泛采用，建议慎重使用。
3.增加补偿装置（虽然是不提倡，但是在方法是却是可行的，许多文献上都有这个方法）
目前补偿器种类较多，从原理上分，主要有3种：定值补偿式、电流跟踪式、电压跟踪式。
3.1定值补偿式
定值补偿式补偿器根据其工作原理可以分为有源定值补偿器和无源定值补偿器。无源定值补偿器的工作原理是利用自祸变压器补偿比差，利用移相器补偿角差。利用此补偿器可以将电能表计端电压与电压互感器二次端电压幅值与相位调至相等，从而达到补偿的目的。
有源定值补偿器的工作原理是在电压互感器二次回路中计量仪表接入端口处串入一个定值的电压源，达到提高计量仪表的入口电势以抵消二次压降影响的目的。
总之，定值补偿器在电压互感器二次回路阻抗和回路电流不变的前提下，能够对二次压降进行有效补偿，由于不能跟踪电压互感器二次回路阻抗和回路电流发生变化而引起二次压降的变化，因此不可避免地引起电压互感器二次综合压降欠补偿或过补偿现象发生。由此可以说，定值补偿装置（无论是有源的，还是无源的）在设计时就存在缺陷，是绝对禁止用于二次压降补偿的。
3.2电流跟踪式
电流跟踪式补偿器基本原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪产生一个与二次回路阻抗大小相等的负阻抗，最终使二次回路总阻抗等效为零。这样，即使有PT二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。这种补偿器对于二次线路较长的，可补偿线阻。对于PT二次负载不稳定、二次电流变化的回路，由于二次回路总阻抗等效为零，可以保持压降为零。但对于二次回路阻抗变化的情况，则不能自动跟踪，也就是说，如果熔体电阻或接点接触电阻发生改变，则回路等效阻抗就不为零了，这是该补偿器的局限性。
3.3电压跟踪式
电压跟踪式补偿器的原理是通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生1个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。当电压互感器二次回路电流或阻抗改变导致回路电压改变时，补偿器自动跟踪压降的变化并产生相应变化的补偿电压叠加于电压互感器二次回路，以保持回路压降始终为零。因而这种补偿器几乎适用于所有场合，唯一不足的是需同时敷设一条从电压互感器二次端电压信号取样的电缆。目前应用较多，效率较高的二次压降自动补偿装置，在这里就不详细说明了。
三、结语
关键词：高压断路器；交流耐压；绝缘电阻；导电回路电阻；试验
一、绝缘电阻测量
断路器试验中最基本的项是测量绝缘电阻，而对于真空断路器，主要对一次回路对地绝缘电阻的测量。一般使用兆欧表选用2500V档，1min测量，其值应大于5000 。
试验过程：试验时使用兆欧表选用2500V档测量，接线图如图1所示。先断开断路器外侧电源开关，确保无电压，分别记录摇测A对地A断口；B对地B断口；C对地C断口的绝缘阻值；也分别记录摇测A对B、B对C、C对A的绝缘阻值。
二、交流耐压试验
交流耐压试验作为最有效的绝缘试验，一般只对35kV或以下开头设备进行，而且在分、合闸状态下试验，分闸状态检查断口绝缘，合闸状态检查相间及相对地绝缘。该项试验是最有效和最直接的试验项目，应在其他绝缘试验项目通过后进行。气体断路器应在最低允许气压下进行试验，才容易发现断路器内部绝缘缺陷，其应在分、合闸状态下分别进行。对于12-40.5 kV电压等级和三相共箱式断路器还应做相间耐压试验，其试验电压值与对地耐压相同。耐压试验过程中，试品没有发生闪络、击穿。对于断路器辅助回路和控制回路的交流耐压试验，试验电压为2kV。测量6kV断路器时，工频交流耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力的有效方法，对保证设备安全运行具有重要意义。交流耐压试验对于固体有机绝缘来说属于破坏性试验，它会使原来存在的绝缘弱点进一步发展，使绝缘强度降低，形成绝缘内部劣化的累积效应。因此，必须正确的选择试验电压的标准和耐压时间。开关交流耐压试验应做相间、相对地及断口间的，试验电压应为38kV。整体对地及断口间地交流耐压试验应在绝缘试验项目合格之后进行，油开关试验电压28kV，1 min无放电、闪络、击穿。真空开关试验电压42kV，1min无放电、闪络、击穿。
试验过程：选择Bs试验变压器；R1限流电阻；RCF阻容分压器； RF球间隙保护电阻；G保护间隙（球隙）；A电流表；V电压表；LH电流互感器；Bx被试品等试验工具。操作接线图（见图2），图中被试断路器（见图3）各相短接，并非被试绕组均短接接地。
先断开断路器外侧电源开关；确保无电压；分别进行A对地A断口，B对地B断口，C对地C断口的耐压，缓慢升至试验电压，并密切注意倾听放电声音，密切观察各表计的变化，读取的耐压值；分别进行A对B、B对C、C对A的耐压，缓慢升高电压至试验电压，并密切倾听放电声音，密切观察各表计的变化，读取1min的耐压值。
三、导电回路电阻测量
断路器导电回路的电阻主要决定于触头的接触电阻。接触电阻值的测量，指的是对每相导电回路电阻值的测量。因为接触电阻的存在增加了导体在通电时的损耗，接触处的温度升高，其值的大小对正常工作时的载流能力有着直接的影响。通过对接触电阻值的测量可以发现断路器在通过正常工作电流时是否会产生不能容许的发热以及在通过短路故障电流时的断路性能，从而确保电气设备的安全运行，同时断路器每相导电回路电阻值也是断路器安装、检修的一项目重要数据。一般在大修时或每一年到三年进行一次每相导电回路电阻值的测量。被测电阻值很小，因此通常以 计。
目前常用的测量方法有两种：一种是电流和电压表法，另一种是平衡电桥法。
（一）电流和电压表法
因为导电回路的电阻很小，故一般应用双臂电桥进行测量。测量时，要将电压引线接在靠近触头侧，电流引线接在电压引线外侧，宜分开不宜重叠。这两个测量接头必须接触良好，接线卡了可采用蓄电池卡了。测时应按双臂电桥测量导电回路电阻的具体测试方法进行。
（1）试验接线图（见图4）。图中mV表的连线电阻值不应超过该表规定的电阻值，且应接于靠近触头侧。
（2）步骤：断开断路器各方面电源；连续分合几次开关；合上刀闸K；先调试好电流值，再接通mV表；共测量3次，取其平均值。
（二）平衡电桥法
用电压降法测量断路器每相导电回路电阻时，在开关合上之后，应先调好电流值，再接通毫伏表。毫伏表的连接线电阻值不应超出该表规定的电阻值，且应接于靠近触头侧。在测量导电回路之前，先将断路器电动分合几次，以便使触头表面氧化膜冲破，触头得以良好地接触，从而使测试结果能反映真实情况。若受现场条件所限，只能用手动和千斤顶合闸时，必须在取其千斤之后再进行测量。如果对测得数值要求较精确，应多次复测。一般对几次测得结果取分散性较小的三次平均值。如果断路器实际工作电流（I）小于其额定电流（ ）时，导电回路电阻允许增大。运行中允许增大的导电回路电阻值（ ）按下式计算： ，R为制造厂给定的导电回路电阻标准值。
测量6 kV回路直阻时，测量前应检查仪器接线是否正确，其中粗线接电流，细线接电压，两组夹了应夹在开关同一相的上口和下口，然后测量。如果测量时数据不合格，先检查开关上下口的夹了是否夹好，然后再测量，测量的结果应小于50 。
① 试验接线图（见下图5）。图中测量时，电压引线尽量靠近触头侧；电流引线在电压线外侧，宜分开不宜重叠。
②步骤：断开断路器各侧电源；连续跳合几次开关；连线（被测电阻的电流端钮和电位端钮分别与电桥的对应端钮连接；靠近被测电阻的一对线接到电桥的电位端钮；被测电阻的外侧的一对线接到电桥的电流端翎）；测量要快，因为测量工作电流较大。
四、断路器真空度测试
真空度测试时，做试验过程中，不得接近高压试验变压器及被测开关，保持一定的距离，以防人身触电。旋动旋钮时，如果红灯没灭，那就是线没有接好或者回零时不到位。所有的被测仪表，被测开关的接地线必须接地。在升压过程中微安表必须短接，待电压稳定后打开短接开关监测电流并记录。每次测试时，高压升上后，时间约为10s，不得太长，防止损坏仪表。测量每一相线后，必须放电，以保安全。真空开关接线图（如6）
五、现场注意事项
现场试验时注意监护，防止高电压伤害人身安全和设备安全；试验时严格按照规程规定顺序操作，防止误操作伤害人身和设备的安全；测量直阻时应使接触部位接触良好，以防测量误差的产生；交流耐压试验时，若看到有火花，应及时降压，防止将设备击穿，并分析原因，处理后再次试验；同期测量时应让运行人员配合，不能自己操作。
六、结语
对于高压断路器的性能试验，其目的是确保电气的安全性能。高压断路器具有开断短路电流功能，其开断的过程牵涉到的问题极为复杂，就目前还有很多设备都还需要通过试验是否正确，才能很好地应用。
参考文献：
【关键词】汽车 线束 线束电阻 负载 冲击电流
1 引言
随着科技的发展，汽车上大量应用了电子化设备。其性能好坏会直接影响到汽车的经济性、可靠性与安全性。其中汽车线束犹如人的神经，是汽车电器最基本也是最重要组件，换句话说，没有汽车线束也就不存在汽车电路。
由于线束电阻很小，且对于负载正常工作时的影响较小，设计过程中往往会忽略线束自身电阻对负载电流的影响。但是对于带发热类阻性负载的回路，由于负载起动瞬间本身电阻值远远小于额定阻值，那么线束电阻对回路在起动瞬间的电流大小的影响就会被放大。
2 汽车线束电阻计算方法
由导体电阻的计算公式R=p*L/S，可知：导线电阻值与导线长度成正比，与它的截面积成反比。以德标铜导线为例，只要知道它的长度（m）和截面积（mm2），查表即可立即估算出其阻值范围。
当前车用导线以纯铜导线为主，本文所有的导线都以德标铜材质导线为例，计算线束电阻时都默认采用德标表最小限值计算。例如，通过查表可知，在20℃时截面积为1mm2的纯铜导线的单位阻值下限为17mΩ，那么，长度为2.5米的纯铜导线在常温下的电阻值为2.5X17=42.5mΩ。
3 线束电阻对发热类阻性负载回路的电流影响
最典型的发热类阻性负载为汽车大灯，根据关系式（α为导体电阻温度系数，R20为20℃时导体电阻值）可知，导体温度越高电阻越大。由于温度的滞后特性，在上电瞬间灯丝温度较低，灯本身电阻较小，瞬间电流会远远大于额定电流，如图1所示。
3.1 实验
3.1.1 原理实验
由可调稳压电源、车用继电器、车用线束、车用大灯串联回路搭建实验台架，继电器信号使能端按需施加通断信号。其中，继电器参数为：可耐受90A（冲击电流）/20A（稳态电流），100万次；负载灯泡采用车用欧司朗H11 12V 55W灯泡。实验室温度20℃。在不同电压下，分别改变线束长度（2、4、5组）及线束线径（1、2、3组），用示波器测得电流峰值如表1所示。不难发现，相同电压及线径下，导线越短电流峰值越大；相同电压及长度下，线径越大电流峰值也越大。
3.1.2 整车实验
选取整车设计阶段的两个不同车型进行对比实验。两车型大灯回路中继电器及灯泡与原理实验所采用的型号一致。车型1左灯回路线长4710mm，右回路线长5314mm，线径均为0.5mm；车型2左灯回路线长1800mm，右回路线长4155mm，线径均为1.5mm。环境温度20℃，稳压电源输入电压13.5V。经多次实验测得脉冲电流范围：车型1为65～70A，车型2为95～110A，实测波形如图2。
实验可见，车型2的数据已经超过继电器标称可耐受电流，会引起继电器故障。并且经过20次左右的循环冲击之后，车型2的继电器出现了黏连现象，导致回路长通，出现故障。
4 总结
本文通过原理实验及实车零件试验，对比不同线径及长度的线束测试数据，进而说明发热类阻性负载在启动瞬间会产生冲击电流，结合继电器自身极限参数及试验数据，论证了负载用电器在启动瞬间的冲击电流有损坏其他用电器的可能性，借此提醒汽车线束工程师和电路原理设计工程师在整车开发前期，应充分考虑线束线径、线束长度及线束电阻（材料）造成的冲击电流对回路其他负载的影响。该项研究也可用于指导售后人员在维修及电器改装过程中注意不同回路线束电阻对系统的影响。
参考文献
[1]耿力东.汽车电子控制系统电磁干扰问题的仿真研究，2007.
[2]孙继旭.汽车电线束及连接器设计中的关键技术和制造中的质量控制方法，2005.
[3]杨毅.浅谈降低配电线路电量损失措施[J].世界家苑，2012.
[4]刘海军.冷电阻热电阻――兼谈2009年浙江高考一物理实验题[J].物理教学探讨，2011.
【关键词】排流柜；杂散电流；IGBT；单片机；实时控制
1.杂散电流的概念
在世界各地的地铁中，普遍采用直流电作为地铁车辆的电源，且大多数采用走行钢轨作为牵引电流的回流通道。随着地铁运行时间的延长，车辆与钢轨之间摩擦产生的金属粉尘在地下潮湿环境的作用下，使钢轨与大地之间的绝缘电阻不断减小，致使一部分牵引回流电流流向大地形成杂散电流（也称“迷流”）。杂散电流在流经地下金属结构时会产生电化学腐蚀，尤其对地铁沿线的输油管道、煤气管道、自来水管道及沿线建筑物结构钢等危害极大。[1]
目前对杂散电流的防护一般采取“以防为主、以排为辅”的防护措施。“以防为主”，即首先应从源头着手，尽量减少杂散电流泄露，这要求设置合理的牵引供电系统并加强走行轨对地绝缘，在轨道与轨枕之间进行绝缘，即在轨道与混凝土之间、扣件与混凝土轨枕之间采取绝缘措施，以减少钢轨的泄漏电流；同时要加强可能被腐蚀的管道、结构钢筋等的腐蚀防护，这样做在地铁运行初期可收到良好的效果。所谓“排”即是排流法，在道床内铺设钢筋网并进行电气连接，使之构成道床钢筋收集网。新建地铁大都将各段道床的结构钢筋焊成一个电气整体，称之为道床排流网（主排流网），把隧道壁的结构钢筋焊结成电气整体，称侧壁排流网（辅助排流网），并将各段排流网通过电缆相连，使道床和侧壁内形成低电阻杂散电流通道，[2]使该电流通过排流柜装置回流至牵引变电所整流器负极，避免泄漏到地下造成危害。
2.地铁排流柜简介
排流柜是组成地铁杂散电流腐蚀防护系统的一个重要的设备，通常安装在牵引变电所内，电气连接于排流网与负极柜之间。排流网收集的杂散电流通过排流柜的极性排流，使其回到整流器负极，防止从钢轨泄露到排流网的杂散电流进一步扩散，造成更大范围的危害。将泄露的杂散电流通过二极管单向回流至直流供电系统的整流器负极。从而实现对地铁本身以及沿线建筑物、管道等金属结构的有效保护。该设备也可应用于其他直流供电领域，可有效防止直流电流外泄造成的电化学腐蚀的危害。
一般地下牵引变电所设置的排流柜包括四个排流支路和一个接地支路，四个排流支路包括上、下行道床排流支路和上、下行侧壁排流支路。四个排流支路的输入端分别与上、下行道床排流网引出端子和上、下行侧壁排流网引出端子连接，接地支路输入端与变电所综合接地端子连接，各支路杂散电流通过各支路设置的整流二极管进行极性排流，在排流柜内各支路杂散电流汇集到一个汇流母排上，再通过电缆将汇流母排与负极柜连接，使杂散电流最终回到整流器负极。除整流二极管外，排流柜内主回路一般还包括直流快速熔断器、支路投切开关、限流电阻箱、压敏电阻，二次回路一般包括检测电流用到的霍尔电流传感器或分流器，检测电压用到的电压传感器或电压变送器，具有数据处理、故障诊断和通信功能的智能控制器及面板表计、指示灯和控制按钮等。
3.排流柜的分类
3.1 手动型排流柜
采用负荷开关作为投切排流回路的开关，在需要投切回路时需人为现场操作，不具备排流电流进行实时控制功能。
3.2 电动型排流柜
采用接触器或带电动操作机构的断路器作为控制部件，可实现远程控制操作，与手动负荷开关型相比，减少了人为现场的操作，但同样不具备排流电流的实时控制功能。
3.3 IGBT开关量控制型排流柜
采用新型电力电子器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为排流柜投切的开关，达到了快速的投切的效果，也可实现远动控制，但控制方式只局限在简单的分合，与电动型排流柜在控制方式上没有本质的区别。
3.4 IGBT斩波调阻型排流柜
以上三种型式的排流柜中一般都设置一套或两套可变限流电阻，该电阻串联在排流回路中，根据回路中电流的大小人为换挡，调整得到不同的回路电阻值，从而达到控制排流电流的目的，其缺陷是：该可调限流电阻阻值的改变是依靠手动进行的，即在地铁运行中，根据杂散电流的泄露程度，手动改变可变限流电阻接入排流网的阻值，因该可变限流电阻接入排流网阻值的改变并非自动进行，其排流达不到理想的效果。
为了彻底解决现有的地铁杂散电流排流装置不能及时、有效地排流，缺乏实时性的缺陷，笔者设计了一款基于IGBT斩波调阻型的新型排流柜，将IGBT与一个固定的限流电阻进行并联，通过控制IGBT的导通占空比，实现并联等效电阻从0至全电阻投入，从而实现回路排流电流控制的目的，再结合运行经验，运用合理的控制方式，使排流柜实现回路电阻的无级控制，达到理想的排流效果。
IGBT斩波型排流柜与IGBT开关量控制型排流柜从主回路构成上与IGBT开关量控制性排流柜差别不大，主要区别在于开关量控制型只有两个状态，投入或不投入，而斩波型的控制方式是一个闭环控制，根据杂散电流的腐蚀情况自动控制，根据检测到腐蚀的程度，实时控制排流回路的回路电阻，从而使排流效果达到一个比较理想的状态。
4.新型排流柜的设计
4.1 智能控制器的设计
智能控制器作为新型排流柜的大脑，主要完成各种电参数的信号采集、控制脉冲生成、脉冲信号的驱动放大等主要功能。控制器运用多种电子器件完成数据采集、运算及控制，实现排流的闭环控制。控制器选用16位单片机Intel80C196KC，该器件自带10位A/D转换电路，和两路PWM脉冲发生器，对于本装置来说，既可以减少外扩A/D转换电路带来硬件成本投入，又提高了控制装置的可靠性。
如图1所示，控制器根据电压传感器SV采集的排流网对整流器负极的电压，编程实现PWM控制脉冲的生成。根据运行经验，该运行方式中的参考电压差与国标规定的“结构钢极化电位大于0.5V即造成腐蚀”[3]存在约10倍的关系，即当排流网与整流器负极电压差大于5伏时即造成腐蚀。微控制器CPU根据该电压值与预先设定参考电压5V之间的大小关系，计算出所IGBT的占空比，并根据微控制器CPU内的脉冲生成程序发出控制脉冲，通过专用IGBT功率驱动器件厚膜驱动模块M57962L进行脉冲放大，[5]驱动IGBT进行高速导通或关断，使IGBT作为进行高速直流斩波，从而改变限流电阻R2的阻值，继而改变回路的电阻值。
该装置还通过微控制器CPU中的通信程序，利用RS-485通讯电路可将各支路电流、电压、排流支路绝缘栅双极型晶体管IGBT触发脉冲的占空比、汇流母线上的总电流，快速熔断器的熔断信息等各类数据信号实时传输给上位机系统，如杂散电流监测装置或电力监控系统，原理图如图1所示。
4.2 主电路的设计
如图1所示，排流回路主电路沿电流回流方向依次为整流二极管VD、固定阻值限流电阻R1、斩波电阻R2、绝缘栅双极晶体管IGBT、电流传感器SC、直流快速熔断器FU和负荷开关QL，在回路两端设置压敏电阻RV和电压传感器SV。整流二极管VD保证杂散电流单方向流动，即杂散电流只能由排流网流向变电所整流器负极；固定限流电阻R1用于IGBT全导通时回路电流的限制；IGBT与R2组成斩波调阻单元，在驱动触发脉冲占空比在0-1之间改变时，对应的整个排流回路限流电阻在(R1+R2)－R1之间变化，从而实现回路电流的调节；电压传感器SV实时检测回路两端电压值，向CPU提供控制电压信号；电流传感器实时检测回路中电流值，一方面用于对上位机系统上传电流，另一方面用于回路的过电流保护，当电流值超过预先设定的最大限值时，适当降低IGBT导通占空比，使回路电阻增加，从而限值电流。这种电子式限流方式与直流快速熔断器配合应用，适用于不同的运行工况。负荷开关QL用于回路投入或切除；压敏电阻RV用于回路过电压保护。
排流支路的整流二极管采用ZP800-3000型平板二极管，该二极管正向平均电流为800A，反向重复峰值电压为3000V，能确保在装置自冷散热条件下额定200A的通流容量，同时该二极管能够承受反向3000V的电压。负荷开关选用额定电流为200A的负荷开关，可带负荷操作，IGBT斩波电阻模块由额定电流为400A的单管IGBT与电阻值为1K欧的固定电阻组成。限流电阻R1是一固定阻值的大功率限流电阻，阻值较低，一般在1欧以下。
5.结语
新型排流装置采用新型电力电子器件IGBT作为装置的执行部件，采用嵌入式16为Intel196KC单片机作为控制核心，其优良的响应速度比传统的开关量控制排流更趋合理。能避免开关量控制排流的过排流和欠排流对系统结构钢筋造成的影响，是目前技术水平最为先进的排流方式。
采用该技术方案设计生产的新型排流柜装置已在北京地铁1、2号线消隐改造工程中、大连轻轨三号线工程项目中成功应用，设备排流效果良好。
参考文献
[1]于松伟,杨兴山,韩连祥.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].西南交通大学出版社,2008.
关键词： 电阻测量法 电力拖动控制线路
学习《电力拖动控制线路与技能训练》除了电气元件的认识外,主要包括线路安装和线路故障检修两大部分。在实操训练中,电路安装完后的检查以及机床控制线路故障的检测方法有多样,常用的有电压测量法、电流测量法和电阻测量法。虽然电压测量法和电流测量法都有快速、准确的优点,但由于要带电测量,在实际操作中学生存在触电的恐惧心理,多数学生都不用。相反电阻测量法则断电操作,学生觉得安全而大受欢迎。下面就讨论电阻测量法在电力拖动控制线路安装和故障检修中的应用。
一、在电力拖动控制线路安装完成后自检中的应用
控制线路安装完后不少的学生会立即到试验台处通电,但又怕通电失败,通电不成功(特别是电路出现短路后)又不知如何去查找故障出在哪里、心里很矛盾,反复多次后严重挫伤学生的进取心和学习积极性,这种现象是由于学生对电路的工作原理不熟悉造成的。解决的办法是先要求学生多识读电路图、分析电路的控制原理,同时掌握基本的测量方法。电路安装完后先在原位用电阻法进行自检测量,下面以接触器联锁正反转控制线路为例来讲解,电路图如图1、接触器选择CJ10-20。
安装前测量各元件是否完好,坏的要修理好,修不好的要更换新的,同时要测量并记下自己所用交流接触器KM1、KM2线圈的直流电阻,具体的数值不同型号的接触器有较大有差别,如常用的CJ10-20交流接触器线圈直流电阻约2000Ω、而型号较新的S-K21线圈直流电阻则只有几百欧姆。首先,用万能表电阻档测量熔断器FU1、FU2、FU3,应该是电阻为0Ω,若不导通,则更换熔体或重拧紧熔断器的瓷帽直到导通良好,然后才能进行下面的自检测量。万能表选用合适的档位,档位过大使示数太小、误判是短路,档位过小使示数很大、误判为开路,严重会影响到测量的准确性;一般选择×10Ω档或者×100Ω档。在自检测量时把万用表的两根表笔分别接在控制电路的起点即FU2的U11、V11两点(或是FU2的出线点0、1两点),按下按钮、接触器位置开关等元件来模拟控制元件的工作,根据各支路的通断使得所控制的接触器线圈、继电器线圈形成并联或断开,从万电表所指示的阻值变化来判断安装的线路是否正确。步骤可分为按钮功能、接触器自锁功能、接触器互锁功能及主电路来进行,把万用表的两根表笔分别接在控制电路的起点即FU2的U11、V11两点,万用表的读数指示为∞(如果电阻为0Ω,则电路存在短路;如果电阻为2000Ω或1000Ω则有可能是自锁触头或启动按钮接错)。
(一)控制电路的检查(电路正常的万能表示数)
1、按钮功能检查
(1)正转控制检查:
按下启动按钮SB1万能表指针读数指示约2000Ω(正转控制接触器KM1线圈回路接通)。
1)此时同时按下停止按钮SB3万能表指针读数先指示∞(正转控制接触器KM1线圈回路被切断)
2)此时松开SB3,同时按下SB2万能表指针读数指示约1000Ω(KM1、KM2两个控制回路并联)
3) SB1、SB2、SB3同时按下万能表指针读数先指示∞(正、反转控制回路同时被切断)
(2)反转控制检查:
按下启动按钮SB2万能表指针读数指示约2000Ω(反转控制接触器KM2线圈回路接通)。
(1)此时同时按下停止按钮SB3万能表指针读数先指示∞(反转控制接触器KM2线圈回路被切断)
(2)此时松开SB3,同时按下SB1万能表指针读数指示约1000Ω(KM1、KM2两个控制回路并联)
(3) SB1、SB2、SB3同时按下万能表指针读数先指示∞(正、反转控制回路同时被切断)
2、自锁各互锁检查
(1)正转控制:
按下KM1触头支架万能表指针读数指示约2000Ω(接触器KM1常开辅助触头3、4两点接通KM1线圈控制回路)
1)此时同时按下SB3万能表指针读数指示约∞(接触器KM1线圈控制回路被切断),则自锁正常。
2) 松开SB3,同时按下KM2触头支架万能表指针读数指示约∞(KM1线圈回路被KM2常闭辅助触头4、5两点切断),则互锁正常。
(2)反转控制:
按下KM2触头支架万能表指针读数指示约2000Ω(接触器KM2常开辅助触头3、6两点接通KM2线圈控制回路)
1)此时同时按下SB3万能表指针读数指示约∞(接触器KM2线圈控制回路被切断),则自锁正常。
2) 松开SB3,同时按下KM1触头支架万能表指针读数指示约∞(KM2线圈回路被KM1常闭辅助触头6、7两点切断),则互锁正常。
(二)主电路的检查
主电路的检查一般是在控制电路检查完后进行,主要目的是为了检查主电路是否存在短路。在检查主电路时由于电动机每相绕组的直流电阻较小,一般在10Ω以下,电阻档应该选择×1Ω档。接上电动机后按各接触器的工作顺序按下接触器触头支架模拟接触器工作,同时用万能表测量总开关出线点U11、V11、W11两两间的电阻,电阻大小应该相等且为电动机任意两根电源引线间电阻。若出现电阻为零,说明主电路出现短路;如果出现电阻较大或∞,说明主电路存在接触不良或开路。
在图1电路中,假设电动机M的绕组是形连接,每相绕组电阻为5Ω,测量步骤如下:
1.按下KM1触头支架,用万用表的两根表笔分别测量U11-V11、U11-W11、V11-W11间的电阻,读数应为10Ω;
2.按下KM2触头支架,用万用表的两根表笔分别测量U11-V11、U11-W11、V11-W11间的电阻,读数应为10Ω;
1 角色一：通电瞬间――线圈相当于无穷大电阻
【问题情境一】 如图1所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻R，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路，再次接通.
【现象】 再次接通的瞬间，A2先亮，A1逐渐亮起来.
【原因分析】 由于A2支路为纯电阻不产生自感现象，而线圈L中因为电流增大产生自感电动势，感应电流方向与原来电流方向相反，阻碍A1支路电流的增大.
【自感线圈角色分析】 自感线圈总是阻碍自身电流的变化即对变化电流有阻碍的作用，阻碍作用的大小叫感抗，类似于电路中的电阻.因此，在通电的瞬间，自感线圈就扮演了一个无穷大电阻的角色，阻碍电流的增大.但是只能暂时阻碍，不能阻止，线圈中的电流会从零逐渐增大到稳定值，所以A1支路的电流虽增大的慢一些，最终还是增大了，A1逐渐亮起来.
2 角色二：电路稳定后――线圈就是普通电阻
在【问题情境一】中，当电路再次稳定后，两个灯泡亮度仍然相等.
【自感线圈角色分析】 电流不再发生变化，自感线圈就不会再有自感电动势，这时候，线圈就是一个普通的电阻.具体的阻值以题目中交代的为准.通常有这几种情况：（1）导线，没有直流电阻.（2）阻值很小的电阻（3）与题目中某一个电阻阻值相等.
3 角色三：断电时――线圈充当电源角色
【问题情境二】 如图2所示的电路，灯泡与自感线圈并联在电路中，闭合开关稳定后，再断开开关.
【现象】 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗.有时灯泡A会闪亮一下，然后逐渐变暗.
【原因分析】 如图3所示，当电流处于稳定状态时，流过L的电流为I1=Er（电源内阻不计），方向由ab；流过灯泡A的电流I2=ER，断开S的瞬间，I2立即消失，而由于线圈的自感，I1不会马上消失，线圈总力图维持I1的存在，所以线圈上产生一个b端为正、a端为负的自感电动势，与灯泡组成abcd回路，灯泡不会马上熄灭，甚至有时会闪一下再逐渐变暗.
【自感线圈角色分析】自感线圈总是阻碍自身电流的变化，因此，在断电的瞬间，自感线圈就产生了与原来方向相同的自感电动势，扮演了一个电源的角色，为灯泡供电.断电时，线圈中的电流方向不变，电流由原来稳定时的值逐渐减小，灯泡中的电流等于线圈中的电流，方向与线圈电流构成回路.
4 断电自感拓展分析
拓展一 断电前后灯泡中电流大小及方向的变化
【问题情境三】 如图3所示电路中，L为自感系数很大，电阻为RL的线圈，A为一阻值为RA的小灯泡，已知RL>RA，电源的电动势为E，内阻不计，某物理实验小组的同学们把S闭合一段时间后开始计时，记录各支路的电流，测得流过L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，并在t1时刻将S断开，画出了通过灯泡A的电流随时间变化的图象（图4），你认为正确的是
解析 当S闭合时，由于RL>RA，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为i2>i1，流过灯A的电流方向从左向右，S断开时，由于L的自感作用，流经L的电流方向从左向右不变，大小由原来的i1逐渐减小，它与灯A构成闭合回路，由此可知灯A的电流方向与原来相反，大小与L中电流相同，即由i1逐渐减小，故A、B、C错，D对.
【情境说法】 断电瞬间，线圈充当电源，通过线圈的电流方向不变，大小由稳定时的值i1逐渐变小.通过A的电由线圈电流决定，大小与方向都发生了变化：大小i2变成i1，方向由从左向右变成从右向左.
拓展二 探讨灯泡“闪一下”的条件
【问题情境四】 如图5甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡发光.下列判断正确的是
A.在电路甲中断开S，灯泡将渐渐变暗
B.在电路甲中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗
C.在电路乙中断开S，灯泡将渐渐变暗
D.在电路乙中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗
解析 选A、D.电路甲稳定时，IL=I灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，自感电动势阻碍电流减小，线圈及灯泡中电流逐渐减小，灯泡渐渐变暗，A正确，B错误.电路乙稳定时，IL>I灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，由于自感作用，线圈中电流逐渐减小，灯泡中电流与线圈中电流大小相等，先变为IL，后逐渐减小，所以灯泡先变得更亮，然后渐渐变暗，C错误，D正确.故选A、D.
【情境说法】
（1）关键点：断电前后灯泡中电流的比较.
（2）灯泡中的电流是突然变大还是变小（也就是说灯泡是否突然变得更亮一下），就取决于电路稳定时IL与I灯谁大谁小，也就是取决于灯泡电阻R和线圈直流电阻r谁大谁小.
①如果R>r，就有IL>I灯，灯泡会先变得更亮一下才熄灭.
②如果R=r，灯泡会由原亮度渐渐熄灭.
③如果R
5 巧用角色速解题
现在，可以用前面总结的方法，巧用线圈角色速解自感问题了.
【针对训练】 如图6所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关.关于三盏灯泡，下列说法正确的是
A.合上开关，c、b先亮，a后亮
B.合上开关一会后，a、b一样亮
C.断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D.断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭
【思路探究】 （1）闭合S时，电路中形成几个回路？哪个回路中含有自感线圈？
（2）断开S时，线圈与哪些灯泡组成回路？
（3）利用角色分析：当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线（短路）；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源.
（4）断电自感现象中，灯泡闪亮与否，要看断前L中的电流与灯泡中电流的关系.
关键词：H参数；小信号模型；欧姆定律；等效变换；输出电阻
中图分类号：TN72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（b）-0000-00
引言
模拟电子技术不仅是电类各专业的一门技术基础学科，也是生物医学工程、医学影像技术等医学相关专业的基础学科，它主要研究各种半导体器件的性能、电路及应用。而晶体三极管构成的基本放大电路，又是模拟电子技术最基本的、最重要的内容，因此，BJT的H参数及小信号模型的建立和简化，是掌握分析放大电路的基础。在实际的工程应用中，晶体三极管的单极放大倍数有限，大规模集成电路的发展，提高了电路的放大倍数，实现了将微弱的电信号进行放大的作用，那么在设计集成电路时，对多级放大电路各个参数的求解将显得尤为重要，特别是放大电路的输出电阻求解，而欧姆定律法求解输出电阻过于复杂，因此该文提出用等效变换法求解放大电路的输出电阻。
1 BJT的H参数及小信号模型
由于三极管是非线性器件，使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。当放大电路的输入信号电压很小时，把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。
低频小信号模型[1]如图1所示，它是用H参数来描述的，在交流通路中，把一个晶体管看成一个两端口网络，输入一个端口，输出一个端口。
图（a）是将BJT封装起来，测试它的两个特性，输入特性和输出特性。图（c）是输入特性曲线，其中 不同，输入特性曲线是有一些变化的，即要 保持不变，增大 时也要增大 。从图（d）的输出特性曲线中，当 变化时， 是在一个特定的 上变化的，就在 一定时，分析 与 这个函数的变化，从这两组特性上，如果仅从数学的角度去描述它，那么BE之间的电压，是 和 的函数；而输出回路的 ，也是 和 的函数。
从数学角度进行建模，即BE之间的电压，是 和 的函数；而输出回路的 ，也是 和 的函数进行分析，输入和输出回路的自变量是两个相同的自变量， 和 ，但是两个回路的函数不一样，在输入回路里面，函数是BE之间的动态电压 ；在输出回路里面，函数是 电流，即 ，下面的分析都是从这两个函数关系进行变化的。
小信号模型研究的不是某一条特性，而是在有变化量时的特性，即在Q点有变化时的模型。采用对函数求全微分的方法，，在低频小信号作用下，函数和自变量之间的关系就是全微分：
这里有几个特定的关系，CE间的电压 是一定的，分析 和BE之间的关系 ； 是一定的，那么分析 和 之间的关系； 是一定的，分析 和 之间的关系； 是一定的，分析 和 之间的关系。因此定义4个参数，其中 和 表示的是一个动态的量，一个 量，或者是一个交流小信号量。可以简化如下：
上述公式中，将晶体管看成一个黑盒子，向黑盒子里面看，从输入端看到一个 ，这个 碰到的首先是一个电阻，然后还看到一个受控源，是CE间的电压 控制BE之间的电压。从输出回路看进去，可以看到一个受控电流源，是 控制的 ；还有一项是与受控电流源并联的另外一路电流，它是 这个动态电阻在此处产生的电流，可以得到一个图1（b）中的模型，这个模型完全是由这个公式建立起来的。这个数学模型，首先是选择合适的自变量和函数，研究的低频小信号情况，用变量进行替换，按照最后得到的式子，建立数学模型。
研究这4个H参数的物理意义的目的是这个电路仍然复杂，再通过近似法，将该数学模型简化的更合理一些，忽略掉一些参数，具体如图2所示。
描述的是 不变的情况下， 的变化量与 的变化量之比。晶体管在静态工作点Q下， 取一个 和一个 ，即一个变化的电压比上一个变化的电流，得出的是一个动态电阻，我们将Q点下取的变化量得到的电阻叫做 ，指的是BE之间的动态电阻。所以 的物理意义就是BE之间的动态电阻。
描述的是 不变的情况下， 的变化量与 的变化量之比。从图（b）中可以看出， 在静态工作点 处，由于 变化，曲线向左或者向右移动，产生 。它的物理意义是，输出回路CE之间的电压对BE之间的影响，是反馈量，即输出通过一定的方式影响到输入就叫做反馈。对于管子自身CE之间的电压就对BE之间的电压有影响，所以我们称 为内反馈系数。
描述的是在一定 的条件下， 和 变化量之比，就是电流放大系数 。晶体管就是通过它的电流放大来进行能量控制的。
是在一个 下，研究 在Q点附近产生的变化对此时 变化的影响。这个描述的是该曲线上翘的程度，即在 情况下，与横轴平行的程度。对于晶体管，这个参数描述的其实是 这个电导，对于 本身来说，在一般的静态管中，在 变化值大的情况下， 的变化值小，因此这个电阻 值很大。在实验室里我们去测量，几乎看不出来，这个曲线和横轴不平行，如果曲线与横轴平行，表示 趋近于 ，它上翘的程度几乎看不出来。
在输入回路中， 不可以忽略； 可以忽略。在输出回路中， 不能忽略； 趋近于 ，可以将 忽略。根据上面的分析建立一个非常简单的模型，如图3所示。
2 欧姆定律和等效变换求解输出电阻法比较
晶体管有三个极：基极、发射极和集电极，首先来分析共集电极放大电路：
方法一：用欧姆定律[2]求解输出电阻
在交流等效电路的输出端加上一个电压vt，令信号源vs=0，保留该信号源的电阻Rsi。加上一个电压vt，必定产生一个电流it，用电压比上电流就是输出电阻。
则输出电阻：
方法二：用等效变换[3]求解输出电阻
从输出电阻向左看，看到电阻Re和左侧电阻并联。流入节点e的电流是大电流ie，由于受控电流源内阻无穷大，此处可以相当于断开，那么流出节点e的电流是小电流ib，因此，节点e左侧的电阻相当于电阻 减小了 倍，即等效为 ，那么输出电阻可以直接写成 。
总结，如果看到的是小电流，实际上是大电流，这个电阻等效变换是要增大（1+β）倍；如果看到的是大电流，实际上是小电流，这个电阻等效变换是要减小（1+β）到多少倍。这就是等效变换的一个规则。
用等效变换的方法对共集-共集放大电路的动态分析，求解其输出电阻。
3 结束语
通过详细的分析介绍小信号模型的建模与简化，可以更好的理解其中每个参数的含义。模拟电子技术讲求的方法就是估算，在以后的实际的工程应用中，采用等效变换求解输出电阻法，相较于欧姆定律，能够快速的估算出放大电路的参数，减小计算量。
参考文献：
[1]康华光.模拟电子技术基础（第六版）[M].高等教育出版社，2014.
[关键词]热电阻；工作原理；接线方式；种类；常见故障分析。
中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0338-01
引言
温度是度量物体冷热成的物理量，在生产和科学试验中占有极其重要的地位，常见的测温方法有辐射式测温法、热电偶、热电阻测温法等。热电阻是一种非常简单测量元件，在各种工作环境中都可以看到它。然而很多从事热工仪表工作的人员，都不太清楚热电阻的工作原理，下面从热电阻的工作原理引申出相关的一些问题，以提高从业人员的重视程度。
1 工作原理
与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量，即电阻体的阻值随温度变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻的阻值和温度一般可以用以下近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+a（t-t0）] 式中Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应的电阻值；a为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t，式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围。
从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻随温度变化要有函数关系（最好呈线性关系）。
目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻值变化越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度系数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号分别为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。
2 接线方式
热电阻按照接线方式可分为三种：
二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻，电阻的大小与导线的材质和长度等因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合；
三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中最常用的引线方式；
四线制：在热电阻的根部两端各连接两根引线的方式称为四线制，其中两根引线的热电阻提供恒定的电流，把电阻转换成电压信号，再通过另两根引线把电压引至二次仪表。可见这种接线方式完全消除了引线的电阻影响，主要用于高精度的温度测量。
热电阻的三种接线方式在原理上的不同：二线制和三线制是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值得关系。四线制没有电桥，完全只是用恒流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。
不同的接线方式对测量精度的影响：二线制电流回路和电压测量合二为一，精度差（二线制的误差主要是电流回路在电缆中产生一定的压降造成的测量误差）。三线制，电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线，精度稍好；四线制，电路回路和电压测量回路独立分开，精度高，但费用贵。
连接导线的电阻和接触电阻会对Pt100铂电阻测温精度产生较大影响，铂电阻三线制或四线制接线方式能有效的消除这种影响。
3 热电阻种类
热电阻可以分为以下四种：
1） 普通型热电阻
从热电阻的测温原理可知，被测温度变化是直接通过热电阻的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。
2） 铠装热电阻
铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2～φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：体积小，内部无空隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐震，抗冲击；能弯曲，便于安装；使用寿命长。
3） 端面热电阻
端面热电阻感温原件由特殊处理的电阻丝绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
4） 隔爆型热电阻
隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸，隔爆型热电阻可用于B1a～B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
4 常见故障及分析
一般情况下，热电阻在应用过程中是比较顺利的，但有时也可能出现故障，而其中最为常见的就是断路和短路。而断路，通常都是因为热电阻丝太细所导致的，下面我们来简单了解一下热电阻的短路与断路问题处理方法。
断路和短路一般很容易就可判断出，只需一块万用表便可。即用万用表的“×1Ω”档进行测量，如测得阻值小于R0，则可能是短路；若测量指示为无穷大，那么可判定断路。其中短路较易处理，只要不影响电阻丝长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘便可。如果是断路的话，那么处理时必须要改变电阻丝的长短从而就会影响电阻值，所以只有更换新的电阻体，但要采用焊接修理的话，焊接后要校验合格后才能使用。
另外，如果热电阻显示仪表的显示值比实际值低或示值不稳的话，那么可能是保护管内有脏污，因此主要除去脏污便可。但如果指示出现负值的话，那么可能是热电阻接线错误或热电阻短路，所以只要改正接线、处理好短路处就可以继续使用。
热电阻在使用中，除了上述短路和断路的问题之外，还有以下几种常见故障：
下面分析四种常见的故障现象及处理方法：
1、故障现象：显示热电阻的指示值比实际值低或示值不稳；
可能原因：保护管内有金属屑、灰尘、接线柱间脏污及热电阻短路；
处理方法：除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点加强绝缘。
2、故障现象：热电阻的表指示无穷大；
可能原因：热电阻或引出线短路或接线端子松开等；
处理方法：更换电阻体或焊接、拧紧接线螺丝等。
3、故障现象：显示仪表指示负值；
可能原因：显示仪表与热电阻接线有错或热电阻有短路现象；
处理方法：改正接线，或找出短路处，加强绝缘。
4、故障现象：热电阻值与温度关系有变化；
可能原因：热电阻丝材料腐蚀变质；
处理方法：更换热电阻。
结束语
目前，热电阻普遍应用于工业生产中，通过本文能让你了解热电阻的测温原理、引线的接线方式、种类及常见故障分析。
参考文献
关键词： 接地故障 零序电流 漏电电流
一、引言
目前，工程设计中，低压配电系统末端的接地故障保护不容忽视。在电气火灾中，由于电气线路引发的火灾占60%，而低压配电线路引发的火灾又占电气线路火灾的90%以上。而且，低压配电线路故障中，有80%是接地故障；在电弧短路状态下，由于电弧本身是一种阻抗，限制了短路电流，从而影响保护电器动作，0.5A的电弧能量即可引燃可燃物引发火灾，可见完善的低压配电系统的接地故障保护对工程安全有着非常重要的意义。
二、 接地故障及其保护措施
接地故障是指低压配电系统中，相线对地或与地有电气联系的导体之间的短路，包括相线与大地，相线与PE线或PEN线以及相线与设备外露可导电部分之间的短路。接地故障的危害很大，接地故障可产生很大的接地故障电流，或可使故障设备的外露可导电部分呈现危险的对地电压，如不及时予以信号报警或切除故障，就有发生火灾或人身触电的危险。工程上，最常用，最有效的办法是自动切断故障电路和采用等电位联结。
《低压配电设计规范》（GB50054-95）第4.4.6条规定：TN 系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下式要求：
Zs×Ia≤U0（1）
式中：Zs――接地故障回路的阻抗（Ω）；
Ia――保证保护电器在规定的时间内自动切断故障回路的电流（A）；
U0――相线对地标称电压（V）。
《低压配电设计规范》（GB50054-95）第4.4.7条规定：相线对地标称电压为 220V 的TN系统配电线路的接地故障保护，其切断故障回路的时间应符合下列规定：
a、配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，不宜大于5s；
b、供电给手握式电气设备和移动式电气设备的末端线路或插座回路，不应大于0.4s。
因此，发生接地故障时，在规定时间内自动切断故障电路，是最有效的保护措施。对于TN系统，自动切断故障电流的措施有：
1、当灵敏性符合要求时（灵敏度不小于1.3）,采用短路过电流保护兼作接地故障保护。当配电线路较长，接地故障电流Id较小，短路保护电器往往难以满足接地故障保护灵敏性的要求时，可采取以下措施：
（1）、在负荷计算和短路电流计算的基础上，应满足躲过回路尖峰电流的条件，尽量降低断路器的动作电流，使其满足灵敏性的要求。
（2）、加大回路导体截面，减小回路阻抗，增大接地故障电流。
（3）、采用D，yn11接线组别变压器取代Y，yn0接线组别变压器，由于D，yn11接线比Y，yn0接线的零序阻抗要小得多，选用D，yn11接线组别变压器，单相接地故障电流Id值将会明显增大。
在如图1的配电系统中、负载及电路参数如下所示：
该线路末端发生接地故障时，回路阻抗有高压侧系统阻抗、10/0.4KV变压器阻抗、低压母线阻抗、低压电缆阻抗。由于高压侧系统的阻抗很小，本计算忽略不计。参照《工业与民用配电设计手册》第三版，各元件的相保回路的阻抗计算如下：
（1）、10/0.4KV变压器的相保电阻Rphp1,相保电抗Xbhp1，查表4-22得：
Rphp1=2.26 mΩ，Xphp1=15.07mΩ
（2）、10/0.4KV变压器低压母线的相保电阻Rphp2，相保电抗Xbhp2，查表4-25得：
Rphp2=0.078×3=0.23 mΩ，Xphp2=0.412×3=1.24 mΩ
（3）、电缆L1的相保电阻Rphp3，相保电抗Xbhp3，查表4-25得：
Rphp3=0.351×120=42.12 mΩ，Xphp3=0.152×120=18.24 mΩ
（4）、电缆L2的相保电阻Rphp4，相保电抗Xbhp4，查表4-25得：
Rphp4=1.503×30=45.09 mΩ，Xphp4=0.160×30=4.80 mΩ
回路相保电阻合计，得：
Rphp=Rphp1+ Rphp2+ Rphp3+ Rphp4=89.70 mΩ
回路相保电抗合计，得：
Xphp=Xphp1+ Xphp2+ Xphp3+ Xphp4=39.35 mΩ
回路相保阻抗，得：
Zphp= = =97.95 mΩ（2）
回路接地故障电流为：
Id=220/Zphp=220/97.95=2.25KA（3）
假如线路L2规格选择YJV－0.6/1，3×35+2×16, 查表4-25得：
Rphp4=2.397×30=71.91 mΩ，Xphp4=0.191×30=5.73 mΩ
回路相保电阻合计，得：
Rphp=2.26+0.23+42.12+71.91=116.52 mΩ
回路相保电抗合计，得：
Xphp=15.07+1.24+18.24+5.73=40.28 mΩ
回路相保阻抗，得：
Zphp= =123.29 mΩ
回路接地故障电流为：
Id=220/123.29=1.78KA
由上计算可知，增大保护线截面，接地故障电流将会变大，更有利于满足接地故障保护电器动作灵敏度的要求。
2、当利用短路过电流保护兼做接地故障保护不能满足动作灵敏性要求时，可以采用零序电流保护。
系统正常运行时零序电流等于三相不平衡电流，单相接地故障是一种非对称短路，如果某一相发生接地故障时，零序电流IN将大大增加；由于零序电流保护只反应接地故障时所特有的零序电流，可选用具有零序电流保护功能的断路器，并对零序电流单独整定，一般宜大于三相不平衡电流的1.5倍，因而具有较高的零敏度。
3、当以上1、2、两项措施不能满足要求时，则应采用漏电电流保护。
由于零序电流保护的整定值必须大于N线或PEN线上的三相不平衡电流，其数值仍然较大，对于有效地防止人身遭受电击或电弧接地引起火灾效果可能不理想，所以规范规定在触电危险性较大的场所必须采用漏电电流保护。
剩余电流保护所检测的是三相电流加中性线电流的相量和，即剩余电流
Ipe=Iu+Iv+Iw+In
三相四线配电线路正常运行时，即使三相负荷不平衡，剩余电流只是线路的泄漏电流，当某一相发生接地故障时，则检测的三相电流加中性线电流不为零，而等于接地故障电流，此电流称为漏电电流或剩余电流。故漏电保护的整定值只需要躲过配电线路正常的泄漏电流，因此可获得极高的灵敏度，能非常有效地切断接地故障，确保人身安全和预防电气火灾。
三、 等电位联结
在实际工程运行中，虽然设置了完善的接地故障保护，但由于种种原因，如设计、安装错误、设备年久失修等原因，将使保护失去作用。采用等电位联结可在其他接地故障保护措施失去作用时有效地预防人身遭受电击的危险。等电位联结的主要作用，在于有效地降低接触电压和消除装置外沿PE线传导危险电压带来的电击危险；且具有不需专用设备和经常维护等优点。
