高壓斷路器回路電阻現(xiàn)場測試方法探討

王 偉 王 祥 唐華東

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司貴陽局）

0 引言

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，對電網(wǎng)安全起著舉足輕重的作用，高壓斷路器導(dǎo)電回路電阻是控制斷路器質(zhì)量和運(yùn)行狀況的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確的規(guī)定。定期開展回路電阻測試是檢測斷路器質(zhì)量和設(shè)備狀態(tài)的一個(gè)重要手段。在其型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和預(yù)防試驗(yàn)回路電阻的測試中均屬于必檢項(xiàng)目［1－2］。可靠、準(zhǔn)確的斷路器回路電阻測試值才能為制定科學(xué)、合理的風(fēng)險(xiǎn)防控措施提供依據(jù)。

1 斷路器測試原理

現(xiàn)場通常采用直流壓降法 （如圖1），直流施加在斷路器待測回路電阻兩端，并持續(xù)一段時(shí)間，擊穿開關(guān)表面的氧化膜，準(zhǔn)確測量出開關(guān)的回路電阻。GB763、DL405等電力標(biāo)準(zhǔn)中明確要求對回路電阻測試采用不小于100A的直流壓降法［3］，且其最大變化不超過工作電流的允許誤差。根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電阻值 R＝U／I。

2 高壓斷路器回路電阻現(xiàn)場測試方法

500kV高壓斷路器通常由底部操作機(jī)構(gòu)、支柱絕緣子、頂部的滅弧單元組成。每個(gè)滅弧單元包括兩個(gè)滅弧室瓷套和帶觸頭系統(tǒng)的上、下電流通道。并且通過傳動系統(tǒng)帶動斷路器的動觸頭來完成分合閘操作。我國電網(wǎng)中變電站在用的高壓斷路器，其導(dǎo)電回路電阻為μΩ級，大多數(shù)型號開關(guān)的導(dǎo)電回路電阻在100μΩ以下。

圖1 直流壓降法測回路電阻原理圖

2.1 常規(guī)的直流壓降法

直流壓降法是目前最普遍、最精密的回路電阻測試方法。其原理就是在被測接觸設(shè)備兩端通大于100A的直流電流并持續(xù)一段時(shí)間，則會在被測設(shè)備接觸部位產(chǎn)生電壓降U，測量出該直流電流和被測回路上的電壓降，通過歐姆定律計(jì)算出設(shè)備的直流回路電阻R＝U／I［4］。常規(guī)直流壓降法測回路電阻接線圖見圖2。

圖2 常規(guī)直流壓降法測回路電阻接線圖

圖2所示500kV斷路器由兩個(gè)斷口R1和R2組成，在進(jìn)行測量時(shí)需要拉開斷路器兩側(cè)接地刀閘，將電壓測試線利用絕緣桿掛接在斷路器兩側(cè)滅弧室法蘭處，將電流測試線用絕緣桿掛接在電壓測試線外側(cè)。該測試接線存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：1.兩側(cè)接地刀閘拉開，滅弧室法蘭感應(yīng)電大，現(xiàn)場測量顯示不同安裝位置的斷路器滅弧室法蘭位置的感應(yīng)電在幾百伏不等，對試驗(yàn)人員的人生安全造成極大威脅，此外感應(yīng)電過大對試驗(yàn)儀器本身也是一種考驗(yàn)；2.由于500kV斷路器滅弧室位置較高，測試電流較大，因此電流線線徑粗，重量大，利用絕緣桿掛接電流線相對困難，且周圍設(shè)備均帶電，風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.2 兩端接地測量法

兩端接地測量法是指不拉開斷路器兩側(cè)接地刀閘，保持接地刀閘接地，讓斷路器保持在檢修狀態(tài)。其原理也是基于直流壓降法，只是改變了接線和測量方式，通過兩次測量，計(jì)算出斷路器回路電阻。兩端接地測量回路電阻接線圖見圖3。

圖3 兩端接地測量回路電阻接線圖

圖3所示，采用兩端接地法測量回路電阻，電壓測試線用絕緣桿掛接在斷路器滅弧室法蘭處，電流線可以利用接地刀閘作為回路，無需將電流線舉高懸掛，感應(yīng)電壓幾乎為0，克服了常規(guī)直流壓降法測回路電阻的缺點(diǎn)。但是該接線方式并入了接地刀閘及接地網(wǎng)的回路電阻Rd，由于Rd電阻值大小不確定，需要單獨(dú)測試。測試方法將斷路器斷開，利用回路電阻測試儀接地刀閘及接地網(wǎng)的回路電阻Rd，在將斷路器合上測得斷路器回路電阻RX和接地網(wǎng)的回路電阻Rd的并聯(lián)電阻R。利用公式 RX＝RRd／RdR求得斷路器真實(shí)回路電阻。

由于回路電阻儀的測量范圍為1～1999μΩ，對于接地電阻Rd的測量，當(dāng)Rd小于2000μΩ時(shí)可以利用回路電阻測得。由于斷路器的回路電阻值RX通常小于100μΩ，當(dāng) Rd大于2000μΩ時(shí)，RX?Rd完全可以忽略接地網(wǎng)電阻當(dāng)Rd對斷路器回路電阻RX的影響。

3 一端接地測量法

一端接地測量法是指拉開斷路器一側(cè)接地刀閘（通常拉開遠(yuǎn)離母線側(cè)接地刀閘），另一側(cè)接地刀閘保持接地狀態(tài)，一次測量既可得到斷路器回路電阻值。一端接地測量回路電阻接線圖見圖4。

圖4 一端接地測量回路電阻接線圖

圖4所示，將斷路器一側(cè)接地刀閘拉開，另一側(cè)接地刀閘保持接地狀態(tài)，將電壓線用絕緣桿掛接在滅弧室法蘭處，電流線一側(cè)利用接地刀閘作為電流回路導(dǎo)通，另一側(cè)將電流線用絕緣桿掛接在電壓測試線外側(cè)。該測試接線克服感應(yīng)電對試驗(yàn)人員和測試儀器的安全威脅，同時(shí)減少了掛接電流測試線的數(shù)量，降低了掛接電流測試線的風(fēng)險(xiǎn)，并且測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

3.1 現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析

利用停電預(yù)試，分別采用常規(guī)的直流壓降法、兩端接地測量法、一端接地測量法對兩組500kV不同型號的斷路器開展了現(xiàn)場測試，測試數(shù)據(jù)如表1。

表1 三種測試方法試驗(yàn)結(jié)果對比

將表1數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析比較見圖5和圖6。采用相同的試驗(yàn)儀器，在一次預(yù)試中采用三種不同的接線方式開展斷路器回路電阻測試，三種測試方法測試結(jié)果都在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，最大偏差也都小于5%，滿足現(xiàn)場測試要求。

兩端接地測量法測試結(jié)果較其他兩種試驗(yàn)方法接線結(jié)果偏低，主要是因?yàn)樵跍y試回路中并聯(lián)了接地網(wǎng)回路電阻，雖然測試結(jié)果在規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，但是不能保證設(shè)備的真實(shí)數(shù)據(jù)也在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可能造成誤判斷。

一端接地測量法，該方法測量結(jié)果與常規(guī)直流壓降法相比，測試數(shù)據(jù)無明顯變化，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，且該方法克服了現(xiàn)場感應(yīng)電對試驗(yàn)人員的潛在危害，同時(shí)現(xiàn)場掛接線簡單，能夠滿足現(xiàn)場試驗(yàn)需求。

圖5 5012／GL317斷路器回路電阻測試結(jié)果

圖6 5052／HPL550B2斷路器回路電阻測試結(jié)果

4 結(jié)束語

現(xiàn)場開展斷路器回路電阻測試，現(xiàn)場試驗(yàn)接線很重要。通過對斷路器回路電阻現(xiàn)場試驗(yàn)接線方法的比較和理論分析，得出采用一端接地測量法，在現(xiàn)場開展斷路器回路電阻測試，接線簡單，試驗(yàn)人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。