李林省

（云南華電金沙江中游水電開(kāi)發(fā)有限公司梨園發(fā)電分公司，云南省麗江市 674100）

0 引言

梨園水電站GIS設(shè)備采用的是西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司生產(chǎn)的ZF8A-550型氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備；采用整體分相式結(jié)構(gòu)，斷路器并列排放，主母線分列在斷路器兩側(cè)，共有9臺(tái)額定電壓550kV的LW13-460型斷路器。GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試既是斷路器預(yù)防性試驗(yàn)定期項(xiàng)目，也是重要的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，每次線路檢修或機(jī)組檢修停運(yùn)相關(guān)斷路器時(shí)，都會(huì)按周期開(kāi)展相應(yīng)預(yù)防性試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)量斷路器導(dǎo)電回路電阻可以檢查其動(dòng)、靜觸頭接觸情況，判斷接觸和運(yùn)行狀態(tài)是否良好；其值大小直接影響斷路器正常工作時(shí)的載流能力，一定程度上還影響短路電流的切斷能力[1]。進(jìn)行GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試中，由于設(shè)備不可拆解，只能通過(guò)斷路器兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)回路進(jìn)行測(cè)試；在采用常規(guī)方法測(cè)試時(shí)，由于帶入兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)，多臺(tái)斷路器出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果不滿足制造廠和檢修規(guī)程[2]要求的情況。為解決此問(wèn)題，探尋到了幾種測(cè)試方法，本文選用其中1臺(tái)斷路器進(jìn)行測(cè)試方法的分析介紹，為同行解決此類問(wèn)題提供參考。

1 問(wèn)題概述及原因分析

1.1 導(dǎo)電回路電阻概述

斷路器導(dǎo)電回路電阻由導(dǎo)體固有電阻和接觸面接觸電阻組成，其值主要取決于斷路器動(dòng)、靜觸頭間接觸電阻。測(cè)試采用直流壓降法進(jìn)行，測(cè)試電流不小于100A[3]，因?yàn)樵跀嗦菲鲃?dòng)、靜觸頭接觸面會(huì)形成一層膜電阻，當(dāng)電流大于100A時(shí)，膜電阻會(huì)被擊穿[4]，使得測(cè)試結(jié)果更加接近實(shí)際運(yùn)行值，結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。測(cè)試通過(guò)試驗(yàn)設(shè)備提供恒流源，測(cè)試被測(cè)部分兩端所產(chǎn)生的電壓降來(lái)計(jì)算被測(cè)部分電阻值，被測(cè)部分為電流回路和電壓回路的公共部分。

1.2 問(wèn)題概述

由于測(cè)試的是GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻，測(cè)試存在一定的特殊性（機(jī)組或線路檢修停運(yùn)相應(yīng)斷路器做預(yù)防性試驗(yàn)不會(huì)解體進(jìn)行），不能從斷路器斷口兩端進(jìn)行直接測(cè)量，只能利用斷路器兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿關(guān)合形成閉合回路進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試結(jié)果帶入了斷路器兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)的回路電阻值。本次所測(cè)斷路器三相回路長(zhǎng)度基本相同，所測(cè)結(jié)果也應(yīng)基本一致，但測(cè)試中發(fā)現(xiàn)A、B、C三相導(dǎo)電回路電阻值差別較大，B相較A、C相阻值明顯偏大，且B、C兩相差值達(dá)到36.5μΩ，不滿足制造廠和檢修規(guī)程要求。測(cè)試中，不管如何改變接線位置和打磨接地開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿與接地連接片的接觸面、進(jìn)行多次分合斷路器和接地開(kāi)關(guān)，測(cè)試結(jié)果都始終不合格。同時(shí)，在GIS斷路器測(cè)試中，由于引入接地開(kāi)關(guān)回路電阻值、測(cè)試回路較長(zhǎng)、開(kāi)關(guān)設(shè)備接觸點(diǎn)較多等因素，使得測(cè)試結(jié)果受接觸電阻影響較大，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失真，對(duì)斷路器實(shí)際回路電阻值難以做出有效準(zhǔn)確的判斷。

1.3 原因分析

影響斷路器導(dǎo)電回路電阻值超標(biāo)的因素有多方面，如斷路器動(dòng)、靜觸頭接觸面氧化使接觸阻值增大或安裝工藝不良[5]等。此次測(cè)試的為GIS斷路器，不能直接從斷路器斷口兩端進(jìn)行測(cè)量，存在引入接地開(kāi)關(guān)回路電阻的情況，使得數(shù)據(jù)的分散性較大。且通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)，判斷為接地開(kāi)關(guān)由于長(zhǎng)期不操作導(dǎo)致接觸面氧化，回路電阻的分散性增大，最終導(dǎo)致所測(cè)三相回路電阻值的偏差。

2 測(cè)試方法探索

梨園水電站GIS接地開(kāi)關(guān)本體與GIS殼體之間有絕緣隔板，其接地通過(guò)接地連接片與外殼連接接地，拆開(kāi)接地連接片后就可進(jìn)行斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)試。本次測(cè)試是基于2號(hào)機(jī)組檢修，測(cè)試前開(kāi)關(guān)狀態(tài)為：5321、5323斷路器在分閘位置，53211、53212、53216、53231、53232隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置，532127、532167、532317、532327接地開(kāi)關(guān)在合閘位置。由于500kV梨阿線正常運(yùn)行，為保證工作安全，5323斷路器靠近梨阿線側(cè)必須有可靠接地點(diǎn)，所以532327接地開(kāi)關(guān)必須始終保證接地良好，測(cè)試時(shí)不能拆開(kāi)其接地連接片。主接線圖如圖1所示。

圖1 梨園水電站主接線圖（第二串）Figure 1 Main wiring diagram of Liyuan hydropower station（the second string）

2.1 測(cè)試方法1（常規(guī)測(cè)試方法）

測(cè)試方法1為常規(guī)測(cè)試方法，直接利用斷路器兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)形成閉合回路進(jìn)行測(cè)試。即拆開(kāi)接地開(kāi)關(guān)與外殼接地連接片，脫開(kāi)接地開(kāi)關(guān)電機(jī)機(jī)構(gòu)箱接地的航空插頭（可用萬(wàn)用表或測(cè)試絕緣電阻檢測(cè)接地情況），使接地開(kāi)關(guān)與地網(wǎng)隔離開(kāi)。試驗(yàn)接線和開(kāi)關(guān)狀態(tài)為：5323斷路器在合閘位置；53231、53232隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置；532317、532327接地開(kāi)關(guān)在合閘位置；532317接地開(kāi)關(guān)接地連接片拆除、電機(jī)機(jī)構(gòu)箱接地航空插頭取下。正極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532327接地開(kāi)關(guān)處，負(fù)極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532317接地開(kāi)關(guān)處。測(cè)試的為532327-532317接地開(kāi)關(guān)回路電阻值。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 方法1測(cè)試結(jié)果Table 1 Test results of method 1

2.2 測(cè)試方法2

斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試中，測(cè)試儀所測(cè)阻值為電壓回路和電流回路公共部分的阻值。采用方法2進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能通過(guò)改變接線方式將接地開(kāi)關(guān)回路阻值排除，但由于梨阿線運(yùn)行，只能排除532317接地開(kāi)關(guān)回路阻值。排除532317接地開(kāi)關(guān)回路電阻影響，可使5323斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)試值更加接近其真實(shí)值。試驗(yàn)接線和開(kāi)關(guān)狀態(tài)為：5323斷路器在合閘位置；53216、53232隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置、53231隔離開(kāi)關(guān)在合閘位置；532317、532327、532167接地開(kāi)關(guān)在合閘位置，532317、532167接地開(kāi)關(guān)接地連接片拆除、電機(jī)機(jī)構(gòu)箱接地航空插頭已取下。正極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532327接地開(kāi)關(guān)處，負(fù)極電壓測(cè)試線接532317接地開(kāi)關(guān)處、電流測(cè)試線接532167接地開(kāi)關(guān)處。測(cè)試的為排除532317接地開(kāi)關(guān)的5323斷路器至532327接地開(kāi)關(guān)的回路電阻值。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 方法2測(cè)試結(jié)果Table 2 Test results of method 2

2.3 測(cè)試方法3

方法3為進(jìn)行多條回路的測(cè)試，最終通過(guò)計(jì)算得出所需回路阻值。測(cè)試回路增多、次數(shù)增加，但能同方法2所得結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使得測(cè)試結(jié)果更加可靠。多條回路測(cè)試后，通過(guò)計(jì)算得出的同樣為5323斷路器至532327接地開(kāi)關(guān)回路的阻值。試驗(yàn)接線和開(kāi)關(guān)狀態(tài)為：5323斷路器在合閘位置；53216、53232隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置，53231隔離開(kāi)關(guān)在合閘位置；532317、532327、532167接地開(kāi)關(guān)在合閘位置，532317、532167接地開(kāi)關(guān)接地連接片拆除，電機(jī)機(jī)構(gòu)箱接地航空插頭已取下。首先將正極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532327接地開(kāi)關(guān)處，負(fù)極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532317接地開(kāi)關(guān)處，測(cè)試532317-532327接地開(kāi)關(guān)回路電阻值；再將正極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532167接地開(kāi)關(guān)處，負(fù)極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532317接地開(kāi)關(guān)處，測(cè)試532167-532317接地開(kāi)關(guān)回路電阻值；最后將正極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532327接地開(kāi)關(guān)處，負(fù)極電壓、電流測(cè)試線同時(shí)接532167接地開(kāi)關(guān)處，測(cè)試532167-532327接地開(kāi)關(guān)回路電阻值。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 方法3測(cè)試結(jié)果Table 3 Test results of method 3

計(jì)算公式如下：

3 方法應(yīng)用分析及評(píng)價(jià)

3.1 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

（1）梨園水電站500kV GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試中，加上兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)回路，其三相回路長(zhǎng)度基本相同，測(cè)試結(jié)果也應(yīng)基本一致。經(jīng)咨詢廠家，結(jié)合實(shí)際情況，檢修規(guī)程[2]中規(guī)定其三相回路電阻不平衡度（最大值與最小值之差與三相平均值之比）不超20%，且與上次測(cè)試值比較應(yīng)無(wú)明顯變化。同時(shí)按制造廠要求，斷路器導(dǎo)電回路電阻預(yù)試實(shí)測(cè)值不超出廠參考值的1.2倍；接地開(kāi)關(guān)未有明確規(guī)定，其值在20～60μΩ之間即認(rèn)為回路電阻合格。

（2）斷路器出廠參考值三相均為82μΩ，接地開(kāi)關(guān)參考值在20～60μΩ之間；在采用方法1的測(cè)試中，由于帶入斷路器兩側(cè)兩組接地開(kāi)關(guān)，回路電阻總和參考值在122～202μΩ之間。雖然方法1的測(cè)試結(jié)果并未超出參考值范圍，但經(jīng)數(shù)據(jù)比對(duì)，所得結(jié)果三相偏差較大，不平衡度達(dá)到21.55%，不滿足規(guī)程規(guī)定值要求。各相阻值的增長(zhǎng)率也較大，本次測(cè)試值A(chǔ)相為161.7μΩ，上次測(cè)試值為143.9μΩ，較上次增長(zhǎng)17.8μΩ；本次測(cè)試值B相為191.5μΩ，上次測(cè)試值為172.1μΩ，較上次增長(zhǎng)19.4μΩ；本次測(cè)試值C相為155μΩ，上次測(cè)試值為129μΩ，較上次增長(zhǎng)26μΩ。三相回路電阻值與上次相比較，增長(zhǎng)都較大，其中C相增長(zhǎng)最多，增長(zhǎng)幅度超過(guò)20%，同樣不滿足與上次比較應(yīng)無(wú)明顯變化的要求。

（3）方法2的測(cè)試排除了532317接地開(kāi)關(guān)的影響，回路電阻值的參考值范圍在102～142μΩ之間，實(shí)測(cè)值A(chǔ)相為127μΩ，B相為132.8μΩ，C相為126.3μΩ，測(cè)試值在參考值范圍，且所得數(shù)據(jù)相互間最大差值僅為6.5μΩ，所測(cè)數(shù)據(jù)三相間不平衡度為5.05%，滿足制造廠和規(guī)程要求。

（4）方法3所測(cè)回路較多，數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算所得，誤差可能較方法2偏大。計(jì)算值也是排除532317接地開(kāi)關(guān)回路阻值，回路電阻值的參考值范圍在102～142μΩ之間，通過(guò)計(jì)算得A相為123.15μΩ，B相為138.3μΩ，C相為118.2μΩ，計(jì)算所得數(shù)值在參考值范圍，相互間不平衡度為15.88%，滿足制造廠和規(guī)程要求。

（5）采用方法1的測(cè)試中，B相回路電阻測(cè)試值與A、C相比較偏大，當(dāng)采用方法2和方法3測(cè)試后發(fā)現(xiàn) 532317接地開(kāi)關(guān)回路電阻異常，判斷5323斷路器本體回路電阻值合格。同時(shí)經(jīng)咨詢廠家得到，該型號(hào)500kV GIS接地開(kāi)關(guān)回路電阻分散性較大，范圍為20～60μΩ之間，532317接地開(kāi)關(guān)回路電阻滿足制造廠要求。方法2和方法3所測(cè)結(jié)果相比較，A相偏差為3.85μΩ，B相為5.5μΩ，C相為8.1μΩ，所得結(jié)果基本相同，數(shù)據(jù)相差不大。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出，導(dǎo)致斷路器導(dǎo)電回路電阻偏大的原因是接地開(kāi)關(guān)回路電阻值偏大，但結(jié)合廠家所給參考值判斷，滿足廠家設(shè)計(jì)要求，判斷斷路器本身回路電阻值滿足要求，可正常投入運(yùn)行。

3.2 方法應(yīng)用分析

（1）采用方法1測(cè)試所得數(shù)據(jù)三相不平衡度較大，不能滿足制造廠和檢修規(guī)程[2]的要求；同時(shí)測(cè)試值代入兩組接地開(kāi)關(guān)回路電阻值，所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和真實(shí)性都下降，對(duì)判斷的可靠性也降低，會(huì)存在誤判情況。通過(guò)方法2和方法3所測(cè)數(shù)據(jù)與方法1所測(cè)數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，在排除532317接地開(kāi)關(guān)后所得斷路器導(dǎo)電回路電阻值三相間偏差明顯減小，所得測(cè)試結(jié)果滿足制造廠和檢修規(guī)程要求。同時(shí)方法2和方法3的測(cè)試還能計(jì)算得出532317接地開(kāi)關(guān)的回路電阻值，使得所測(cè)數(shù)據(jù)更具說(shuō)服性，更接近斷路器導(dǎo)電回路電阻的真實(shí)值。

（2）在GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)試中，通過(guò)對(duì)方法2和方法3所得結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，兩種測(cè)試方法所得數(shù)據(jù)基本相同，證明兩種方法都是具有可行性的。從對(duì)數(shù)據(jù)判斷角度考慮，還增加了對(duì)數(shù)據(jù)判斷的可靠性，使得方法1在GIS斷路器測(cè)試中的局限性得到補(bǔ)充，為數(shù)據(jù)判斷提供了可靠支撐。方法2和方法3所測(cè)數(shù)據(jù)，排出一組接地開(kāi)關(guān)影響，使得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，真實(shí)性提高，同時(shí)還能計(jì)算出接地開(kāi)關(guān)的具體數(shù)值，更加有利于對(duì)數(shù)據(jù)的分析。從三種測(cè)試方法的比較可以看出所測(cè)數(shù)據(jù)受接地開(kāi)關(guān)影響較大，同理在532327接地開(kāi)關(guān)上也會(huì)存在阻值分散性較大的情況，從而可判斷出斷路器本身回路電阻滿足要求。在GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)試中，方法2和方法3所測(cè)數(shù)據(jù)更具參考價(jià)值，對(duì)結(jié)果的判斷更具合理性、準(zhǔn)確性和可靠性。

3.3 測(cè)試方法評(píng)價(jià)

（1）方法1為斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試的常規(guī)方法，在敞開(kāi)式斷路器的測(cè)試中此方法較為實(shí)用，且測(cè)試值準(zhǔn)確、可靠。由于GIS斷路器不可拆解的特殊性，使得回路電阻的測(cè)試不能像敞開(kāi)式斷路器一樣直接從斷路器斷口兩端進(jìn)行測(cè)試，此方法在GIS斷路器的測(cè)試中存在一定局限性。由于帶入兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)，使得所測(cè)斷路器導(dǎo)電回路電阻值的有效性和準(zhǔn)確性降低，可能會(huì)對(duì)所測(cè)回路存在誤判的情況。方法2和方法3雖然在方法1的基礎(chǔ)上增加了工作內(nèi)容，但同時(shí)也增加了所測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，為測(cè)試結(jié)果判斷提供了更加可靠的依據(jù)。

（2）GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻的測(cè)試受接地開(kāi)關(guān)回路電阻影響較大，方法1的測(cè)試帶入斷路器兩側(cè)的兩組接地開(kāi)關(guān)，且接地開(kāi)關(guān)回路電阻沒(méi)有明確規(guī)定值，使得測(cè)試準(zhǔn)確性降低，數(shù)據(jù)的合理性也有待考證。當(dāng)采用方法2和方法3進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可排除一組接地開(kāi)關(guān)的影響，并且可以計(jì)算得到接地開(kāi)關(guān)的具體值，不僅可對(duì)接地開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)做出一個(gè)評(píng)價(jià)，還可對(duì)斷路器本身導(dǎo)電回路電阻做出較為準(zhǔn)確和合理的判斷，使測(cè)試結(jié)果更加可靠。如果停電范圍夠大，方法2還可以繼續(xù)延伸至直接測(cè)出斷路器本身的導(dǎo)電回路電阻值，可完全排除兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)影響，能最直觀、最準(zhǔn)確地對(duì)斷路器導(dǎo)電回路電阻值做出判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)幾種測(cè)試方法的詳細(xì)介紹和測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析，證實(shí)了方法2和方法3在GIS斷路器的測(cè)試中更加實(shí)用，所得結(jié)果更具參考價(jià)值。在同類型GIS斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試中，當(dāng)采用方法1所得測(cè)試結(jié)果不滿足要求時(shí)，可采用方法2和方法3進(jìn)行測(cè)試比較，這樣可排除接地開(kāi)關(guān)影響，更有利于數(shù)據(jù)分析，同時(shí)還可提高所測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。