【導讀】可靠運行的關鍵，也是對傳統(tǒng)離線預防性試驗的重大補充和新的發(fā)展。因此，及時了解斷路器的工作狀態(tài)對提高供電可靠性有決定性意義；并可。以大大減少盲目定期檢修帶來的資金浪費。的設計上本文選用了美國TI公司最新推出的一種功能強大的單片機MSP430。來的特殊問題，并予以解決。在通訊模塊設計中根據(jù)RS-485通信芯片

　　

【正文】 絕對電磨損為 0M ，對應的允許開斷次數(shù)為 0N （一般為 20 次）。從統(tǒng)計平均和累計效應，可認為該斷路器的允許磨損總量為 0M 0N ?；蛘哒f定義一臺全新的斷路器的觸頭允許磨損總量為 100%，即其相對電壽命為 100%，則每次額定短路開斷電流開斷時的相對磨損為 1/ 0N (定義為 0Q )。然后根據(jù)不同斷路器的 N— Ic 曲線，求得任意大小開斷電流 Ic 對應允許開斷次數(shù) N，則對應的單次開斷的絕對電磨損為 M，相對電磨損為 1/N(定義為 Q)。 則可求出任一次開斷電流 Ic 時的相對電磨損量： 001/QN? 1/QN? （ ） 根據(jù)觸頭的絕對電磨損總量一定，則有： 18 00M N MN? （ ） 所以有： 0 0 0/ / /Q Q N N M M?? （ ） 0 0 0 0//Q Q M M M M N?? （ ） 即可求出該斷路器的相對電壽命： L LN Q??? （ ） 式中， L 為斷路器的相對剩余電壽命； LN 為斷路器觸頭電壽命的初始 值，是一個小于或等于 1的百分數(shù)，其值由斷路器的運行決定，剛投運的或經(jīng)過大修后的斷路器其值可為 1。 b SF6 斷路器觸頭相對電磨損公式的推導 對于 SF6斷路器觸頭的電磨損，用文 [27]中所給弧觸頭的允許開斷次數(shù) 與開斷電流的關系曲線和對應的公式，推導相對電磨損公式。對應任意開斷電流 Ic 的等效允許開斷次數(shù)為N(假定 50%Ie 的開斷電流時的等效允許開斷次數(shù)為 1)，則有： 31. 83 * ( 0. 35 * / )ecN I I? ? 1. 7( * / )ecN I I? ? （ ） 可以算出在額定短路開斷電流 Ie 下，斷路器的允許開斷次數(shù)為 次（注意：該公式的假定是 50%Ie 的開斷電流時的等效允許開斷次數(shù)為 1 次）。我們可以從斷路器的型式試驗或技術參數(shù)中查出對應的額定短路開斷電流 Ie 的允許開斷次數(shù) N0，根據(jù)式 ()所給出的開斷次數(shù)相對關系，則實際允許 開斷次數(shù)為 ，以某廠生產(chǎn)的 LW25 126型斷路器為例，其額定短路開斷電流 eI 為 ，額定短路電流允許開斷次數(shù)為 0N ＝ 20 次，即實際允許開斷次數(shù)為 65N，由式 ()可得允許開斷次數(shù)和開斷電流的關系如表 所示。從表中可看出，當 /ceII很小時，斷路器的允許開斷次數(shù)會很大，當 /ceII為 10%時， 允許開斷次數(shù)達 5100 次；當 /ceII為 %時，允許開斷次數(shù)正好為 3000 次。而 SF6 斷路器臨時檢修規(guī)定，當開斷次數(shù)達 3000 次以上時，斷路器會因機械故障等原因而需要檢修。因此取 /ceII=12%時的允許開斷次數(shù)為 3000；當 /ceII12%時，由于機械故障原因，每次相對電磨損計為 1/3000。事實上，斷路器的額定開斷（短路）電流和額定（工作）電流之比都大于 10，也就是說，在分斷工作電流時，只需要記錄分斷次數(shù)，即只考慮機械壽命；只有在開斷短路電流（大于 12％的額定開斷電流）時才考慮電壽命。 表 允許開斷次數(shù)與開斷電流的關系數(shù)據(jù)表 19 根據(jù)前面所述和相對電磨損定義，則 25 126LW ? 型斷路器相對電磨損 Q 為： 1 / ( * 20 * ) 1 / ( 65 )Q N N?? () 由式 ()則有： 31 / [ ( / ) ]ecQ I I? c eI I I?? / [20( / ) ]ecQ I I? cI ≥ eI （ ） 由此根據(jù)式（ ）即可求出相對電壽命。 累計電磨損是從工程實際角度考慮，來實現(xiàn)對斷路器觸頭的電壽命在 線監(jiān)測的一種實用方法，它方便、易行。根據(jù)以上方法可得出 少油、真空斷路器電壽命預測的在線監(jiān)測方法。應用上述監(jiān)測方法，可以很方便地研制斷路器觸頭電壽命期望的在線監(jiān)測裝置。它能實現(xiàn)同時對斷路器的各相電磨損與電壽命進行實時監(jiān)測。當斷路器開斷時，能按不同開斷電流計算該次開斷的相對電磨損，得出斷路器目前的相對電壽命，為運行部門掌握斷路器的狀況和預計壽命提供了方便手段。 主觸頭導電性能在線監(jiān)測方法的探討 斷路器在正常工作時的電流主要是從主觸頭流過。當電流流過導體時 發(fā)熱是不可避免的，隨著斷路器壽命的延長，主觸頭的機械磨損和電磨損逐漸積累而表現(xiàn)為接觸電阻不 斷增大而使斷路器的主觸頭溫度不斷升高。本文提出一種思路――即通過斷路器的外殼溫度、環(huán)境溫度和負荷來推測斷路器主觸頭的導電狀況，計算主觸頭接觸電阻，從而間接了解斷路器主觸頭導電情況，實現(xiàn)對斷路器主觸頭的監(jiān)視，其原理參間接文獻 。 【 28】 斷路器的發(fā)熱與散熱 a 斷路器發(fā)熱源 [17] 斷路器發(fā)熱的來源在于內(nèi)部的能量損耗，降低斷路器的工作溫度的主 要途 徑就是設法減小損耗。斷路器的能量損耗主要有兩種：電阻損耗和鐵磁損耗。 電阻損耗： 2P IR? （ ） 式中： I ――電流； R ――斷路器導電回路電阻，其中主觸頭接觸電阻是其主要部分。 斷路器導電回路的電阻由兩部分組成，即 : c a bR R K R?? （ ） 式中： cR ――導電回路各接觸部分的接觸電阻； aK ――交流附加損耗系數(shù)， aK 與趨表效應（集膚效應）有關。 bR ――導體電阻。 接 觸電阻 cR 的計算比較復雜，它的計算是這樣理解得來：一個導體 的電阻為 R ，將 20 它切成兩半再合并起來的電阻是 cR ，則 cR 比 R 大得多，我們認為這個大得多的電阻是由接觸產(chǎn)生的，故稱之為接觸電阻。所以，影響接觸電阻的因素有兩個：第一、由于接觸面不平整，電流通過的實際接觸面減小了，也就是說電流在接觸面附近發(fā)生了收縮；第二、接觸表面可能被一些導電性能差的物質(zhì)覆蓋，使電阻增大 。因此，接觸電阻又可以 看成由兩部分組成：收縮電阻 kR 和表面電阻fR寫成公式即為：c k fR R R?? 收縮電阻 kR 和表面電阻 fR 的計算都很復雜，據(jù)分析，影響接觸電阻的因 素有四： （ 1） 材料性質(zhì) 其電阻率 ? 與硬度 BH 越小接觸電阻越小。 （ 2） 接觸形式 分為點接觸、線接觸和面接觸，接觸點數(shù)越多接觸 電阻越小。 （ 3） 接觸壓力 點接觸可以認為與壓力無關，線接觸和面接觸可以 認為壓力越大接觸點數(shù)越多。 （ 4） 接觸表面加工情況 加工精度不同，對接觸電阻的影響也不 同。 由以上分析可知，影響接觸電阻的因素很多，要精確計算接觸電阻是 很困難的，通常只能由經(jīng)驗公式估算。計算接觸電阻的經(jīng)驗公式： []( )cc mKR F ??? （ ） 式中： F ――接觸壓力 [N]； m ――與接觸形式有關的系數(shù)，對點、線、面接觸，分別取 ， ， 1； cK ――與接觸材料、表面情況、接觸方式等有關的系數(shù)，通常由 試驗得出，見下表 導體電阻 bR 的計算公式為： 1 []bR A??? （ ） 式中： l ――導體長度 [m]； A ――導體截面 [ 2m ] ? ――導體材料的電阻率 [[]m?? ]。 電阻率 ? 與導體溫度有關，一般可寫作 20 [1 ( 20)]a? ? ?? ? ? （ ） 或者 0 (1 )a? ? ??? （ ） 式中： 20? ――導體在 020 C 時的電阻率 [ m?? ]； 21 0? ――導體在 0 C 時的電阻率 [ m?? ]； a ――電阻溫度系數(shù) [1/K]； ? ――導體溫度 [ C ] 鐵磁損耗 ： 導體附近的鋼鐵件會產(chǎn)生渦流磁滯損耗，即鐵磁損耗。與電阻 損耗相比鐵磁損耗較小，且可以通過改用非磁性材料或者采用非磁性間隙來減小該損耗，一般計算中可以忽略不計。 b 斷路器散熱原理 眾所周知，熱的傳遞方式有：傳導、對流和輻射三種方式。 傳導 當直接接觸的物體之間有溫度差時，溫度高的物體將熱量傳給溫度 低的物體。傳導現(xiàn)象在固體、液體和氣體 中都可以進行。 對流 當流體內(nèi)部存在溫差時，隨著流體的流動而進行熱量傳遞。只能在 流體中進行。 輻射 由溫差引起的電磁波傳播過程稱為熱輻射。它主要是通過空氣或者 真空傳遞熱量。 熱傳導現(xiàn)象和電學中的導電現(xiàn)象是相似的，它們的對應關系是：熱阻 tR 對應于電阻 R ；熱流（即熱功率） ? 對應于電流 I ；溫差 ? 對應于電壓 U ，所以有歐姆定律： I =U /R ，對應于熱傳導公式： ? = ? / tR 。所以 引入熱阻的概念將有助 于定性分析和定量計算溫升和散熱過程。熱阻的計算方法如下： 1) 熱傳導熱阻的計算方法 由于熱傳導散熱量和接觸面成正比和板厚成反比，故此有熱傳導熱阻計算 公式如下： [ / ]tR K WA??? （ ） 式中：δ――導熱體厚度 [m]； A ――導熱體截面 [ 2m ] λ――熱導率 [W / m .K ]，也稱熱導系數(shù)。 2) 對流換熱熱阻的計算方法 在對流換熱的計算形式上，現(xiàn)在仍然采用牛頓所提出的公式，即 : 12( )[ ]aA W??? ? ? （ ） 式中： a ――對流換熱系數(shù) 2[ / ]W m K? A ――與流體接觸的壁面面積 [ 2m ]； 1? ――壁面溫度 [K]； 2? ――流體平均溫度 [K]。 對比式 ? = ? / tR 與式 12( )[ ]aA W??? ? ? ，因為溫差 12()? ? ??? ,對流熱阻計算公式如下： 1 [ / ]tR K WaA? （ ） 式中： α――對流換熱系數(shù) 2[ / ]W m K? 22 A ――與流體接觸的壁面面積 [ 2m ]。 3) 輻射換熱熱阻的計算方法 兩個物體間通過輻射交換的凈換熱量為： 4412()b A T T??? ? ? （ ） 式中： ? ――表面黑度，也稱為輻射率； b? ――斯忒藩－波爾茲曼常數(shù)，其值為 108 2[ / ]W m K? A ――物體的輻射表面積 [ 2m ]； 1T ――發(fā)熱體的絕對溫度 [K]； 2T ――受熱體的絕對溫度 [K]。 對比式 ? = ? / tR 與式 4412()b A T T??? ? ? ，因為溫差 12()TT???故有輻射熱阻計算公式為： 3 2 2 31 1 2 1 2 21 ()bt A T T T T T TR ??? ? ? ? 23 31 1 122 2 21 (1 )bt T T TATR T T T??? ? ? ? 當溫差不大，即 12()TT???較小時 231 1 12 2 2(1 )T T TT T T? ? ? ? 4，故有