500kV GIS斷路器導電回路電阻測試探究

李林省

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

0 引言

梨園水電站GIS設備采用的是西安西電開關電氣有限公司生產的ZF8A-550型氣體絕緣金屬封閉開關設備；采用整體分相式結構，斷路器并列排放，主母線分列在斷路器兩側，共有9臺額定電壓550kV的LW13-460型斷路器。GIS斷路器導電回路電阻測試既是斷路器預防性試驗定期項目，也是重要的預防性試驗項目，每次線路檢修或機組檢修停運相關斷路器時，都會按周期開展相應預防性試驗。通過測量斷路器導電回路電阻可以檢查其動、靜觸頭接觸情況，判斷接觸和運行狀態是否良好；其值大小直接影響斷路器正常工作時的載流能力，一定程度上還影響短路電流的切斷能力[1]。進行GIS斷路器導電回路電阻測試中，由于設備不可拆解，只能通過斷路器兩側接地開關回路進行測試；在采用常規方法測試時，由于帶入兩側接地開關，多臺斷路器出現測試結果不滿足制造廠和檢修規程[2]要求的情況。為解決此問題，探尋到了幾種測試方法，本文選用其中1臺斷路器進行測試方法的分析介紹，為同行解決此類問題提供參考。

1 問題概述及原因分析

1.1 導電回路電阻概述

斷路器導電回路電阻由導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、靜觸頭間接觸電阻。測試采用直流壓降法進行，測試電流不小于100A[3]，因為在斷路器動、靜觸頭接觸面會形成一層膜電阻，當電流大于100A時，膜電阻會被擊穿[4]，使得測試結果更加接近實際運行值，結果更加準確、可靠。測試通過試驗設備提供恒流源，測試被測部分兩端所產生的電壓降來計算被測部分電阻值，被測部分為電流回路和電壓回路的公共部分。

1.2 問題概述

由于測試的是GIS斷路器導電回路電阻，測試存在一定的特殊性（機組或線路檢修停運相應斷路器做預防性試驗不會解體進行），不能從斷路器斷口兩端進行直接測量，只能利用斷路器兩側接地開關導電桿關合形成閉合回路進行測量，測試結果帶入了斷路器兩側接地開關的回路電阻值。本次所測斷路器三相回路長度基本相同，所測結果也應基本一致，但測試中發現A、B、C三相導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兩相差值達到36.5μΩ，不滿足制造廠和檢修規程要求。測試中，不管如何改變接線位置和打磨接地開關導電桿與接地連接片的接觸面、進行多次分合斷路器和接地開關，測試結果都始終不合格。同時，在GIS斷路器測試中，由于引入接地開關回路電阻值、測試回路較長、開關設備接觸點較多等因素，使得測試結果受接觸電阻影響較大，導致測試結果失真，對斷路器實際回路電阻值難以做出有效準確的判斷。

1.3 原因分析

影響斷路器導電回路電阻值超標的因素有多方面，如斷路器動、靜觸頭接觸面氧化使接觸阻值增大或安裝工藝不良[5]等。此次測試的為GIS斷路器，不能直接從斷路器斷口兩端進行測量，存在引入接地開關回路電阻的情況，使得數據的分散性較大。且通過數據比對，判斷為接地開關由于長期不操作導致接觸面氧化，回路電阻的分散性增大，最終導致所測三相回路電阻值的偏差。

2 測試方法探索

梨園水電站GIS接地開關本體與GIS殼體之間有絕緣隔板，其接地通過接地連接片與外殼連接接地，拆開接地連接片后就可進行斷路器導電回路電阻的測試。本次測試是基于2號機組檢修，測試前開關狀態為：5321、5323斷路器在分閘位置，53211、53212、53216、53231、53232隔離開關在分閘位置，532127、532167、532317、532327接地開關在合閘位置。由于500kV梨阿線正常運行，為保證工作安全，5323斷路器靠近梨阿線側必須有可靠接地點，所以532327接地開關必須始終保證接地良好，測試時不能拆開其接地連接片。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 測試方法1（常規測試方法）

測試方法1為常規測試方法，直接利用斷路器兩側接地開關形成閉合回路進行測試。即拆開接地開關與外殼接地連接片，脫開接地開關電機機構箱接地的航空插頭（可用萬用表或測試絕緣電阻檢測接地情況），使接地開關與地網隔離開。試驗接線和開關狀態為：5323斷路器在合閘位置；53231、53232隔離開關在分閘位置；532317、532327接地開關在合閘位置；532317接地開關接地連接片拆除、電機機構箱接地航空插頭取下。正極電壓、電流測試線同時接532327接地開關處，負極電壓、電流測試線同時接532317接地開關處。測試的為532327-532317接地開關回路電阻值。測試結果見表1。

表1 方法1測試結果Table 1 Test results of method 1

2.2 測試方法2

斷路器導電回路電阻測試中，測試儀所測阻值為電壓回路和電流回路公共部分的阻值。采用方法2進行測量時，能通過改變接線方式將接地開關回路阻值排除，但由于梨阿線運行，只能排除532317接地開關回路阻值。排除532317接地開關回路電阻影響，可使5323斷路器導電回路電阻的測試值更加接近其真實值。試驗接線和開關狀態為：5323斷路器在合閘位置；53216、53232隔離開關在分閘位置、53231隔離開關在合閘位置；532317、532327、532167接地開關在合閘位置，532317、532167接地開關接地連接片拆除、電機機構箱接地航空插頭已取下。正極電壓、電流測試線同時接532327接地開關處，負極電壓測試線接532317接地開關處、電流測試線接532167接地開關處。測試的為排除532317接地開關的5323斷路器至532327接地開關的回路電阻值。測試結果見表2。

表2 方法2測試結果Table 2 Test results of method 2

2.3 測試方法3

方法3為進行多條回路的測試，最終通過計算得出所需回路阻值。測試回路增多、次數增加，但能同方法2所得結果進行比較，驗證數據的準確性，使得測試結果更加可靠。多條回路測試后，通過計算得出的同樣為5323斷路器至532327接地開關回路的阻值。試驗接線和開關狀態為：5323斷路器在合閘位置；53216、53232隔離開關在分閘位置，53231隔離開關在合閘位置；532317、532327、532167接地開關在合閘位置，532317、532167接地開關接地連接片拆除，電機機構箱接地航空插頭已取下。首先將正極電壓、電流測試線同時接532327接地開關處，負極電壓、電流測試線同時接532317接地開關處，測試532317-532327接地開關回路電阻值；再將正極電壓、電流測試線同時接532167接地開關處，負極電壓、電流測試線同時接532317接地開關處，測試532167-532317接地開關回路電阻值；最后將正極電壓、電流測試線同時接532327接地開關處，負極電壓、電流測試線同時接532167接地開關處，測試532167-532327接地開關回路電阻值。測試結果見表3。

表3 方法3測試結果Table 3 Test results of method 3

計算公式如下：

3 方法應用分析及評價

3.1 測試數據分析

（1）梨園水電站500kV GIS斷路器導電回路電阻測試中，加上兩側接地開關回路，其三相回路長度基本相同，測試結果也應基本一致。經咨詢廠家，結合實際情況，檢修規程[2]中規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%，且與上次測試值比較應無明顯變化。同時按制造廠要求，斷路器導電回路電阻預試實測值不超出廠參考值的1.2倍；接地開關未有明確規定，其值在20～60μΩ之間即認為回路電阻合格。

（2）斷路器出廠參考值三相均為82μΩ，接地開關參考值在20～60μΩ之間；在采用方法1的測試中，由于帶入斷路器兩側兩組接地開關，回路電阻總和參考值在122～202μΩ之間。雖然方法1的測試結果并未超出參考值范圍，但經數據比對，所得結果三相偏差較大，不平衡度達到21.55%，不滿足規程規定值要求。各相阻值的增長率也較大，本次測試值A相為161.7μΩ，上次測試值為143.9μΩ，較上次增長17.8μΩ；本次測試值B相為191.5μΩ，上次測試值為172.1μΩ，較上次增長19.4μΩ；本次測試值C相為155μΩ，上次測試值為129μΩ，較上次增長26μΩ。三相回路電阻值與上次相比較，增長都較大，其中C相增長最多，增長幅度超過20%，同樣不滿足與上次比較應無明顯變化的要求。

（3）方法2的測試排除了532317接地開關的影響，回路電阻值的參考值范圍在102～142μΩ之間，實測值A相為127μΩ，B相為132.8μΩ，C相為126.3μΩ，測試值在參考值范圍，且所得數據相互間最大差值僅為6.5μΩ，所測數據三相間不平衡度為5.05%，滿足制造廠和規程要求。

（4）方法3所測回路較多，數據通過計算所得，誤差可能較方法2偏大。計算值也是排除532317接地開關回路阻值，回路電阻值的參考值范圍在102～142μΩ之間，通過計算得A相為123.15μΩ，B相為138.3μΩ，C相為118.2μΩ，計算所得數值在參考值范圍，相互間不平衡度為15.88%，滿足制造廠和規程要求。

（5）采用方法1的測試中，B相回路電阻測試值與A、C相比較偏大，當采用方法2和方法3測試后發現 532317接地開關回路電阻異常，判斷5323斷路器本體回路電阻值合格。同時經咨詢廠家得到，該型號500kV GIS接地開關回路電阻分散性較大，范圍為20～60μΩ之間，532317接地開關回路電阻滿足制造廠要求。方法2和方法3所測結果相比較，A相偏差為3.85μΩ，B相為5.5μΩ，C相為8.1μΩ，所得結果基本相同，數據相差不大。通過測試結果可以看出，導致斷路器導電回路電阻偏大的原因是接地開關回路電阻值偏大，但結合廠家所給參考值判斷，滿足廠家設計要求，判斷斷路器本身回路電阻值滿足要求，可正常投入運行。

3.2 方法應用分析

（1）采用方法1測試所得數據三相不平衡度較大，不能滿足制造廠和檢修規程[2]的要求；同時測試值代入兩組接地開關回路電阻值，所得數據準確性和真實性都下降，對判斷的可靠性也降低，會存在誤判情況。通過方法2和方法3所測數據與方法1所測數據比較發現，在排除532317接地開關后所得斷路器導電回路電阻值三相間偏差明顯減小，所得測試結果滿足制造廠和檢修規程要求。同時方法2和方法3的測試還能計算得出532317接地開關的回路電阻值，使得所測數據更具說服性，更接近斷路器導電回路電阻的真實值。

（2）在GIS斷路器導電回路電阻的測試中，通過對方法2和方法3所得結果比較發現，兩種測試方法所得數據基本相同，證明兩種方法都是具有可行性的。從對數據判斷角度考慮，還增加了對數據判斷的可靠性，使得方法1在GIS斷路器測試中的局限性得到補充，為數據判斷提供了可靠支撐。方法2和方法3所測數據，排出一組接地開關影響，使得數據準確性，真實性提高，同時還能計算出接地開關的具體數值，更加有利于對數據的分析。從三種測試方法的比較可以看出所測數據受接地開關影響較大，同理在532327接地開關上也會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斷路器導電回路電阻的測試中，方法2和方法3所測數據更具參考價值，對結果的判斷更具合理性、準確性和可靠性。

3.3 測試方法評價

（1）方法1為斷路器導電回路電阻測試的常規方法，在敞開式斷路器的測試中此方法較為實用，且測試值準確、可靠。由于GIS斷路器不可拆解的特殊性，使得回路電阻的測試不能像敞開式斷路器一樣直接從斷路器斷口兩端進行測試，此方法在GIS斷路器的測試中存在一定局限性。由于帶入兩側接地開關，使得所測斷路器導電回路電阻值的有效性和準確性降低，可能會對所測回路存在誤判的情況。方法2和方法3雖然在方法1的基礎上增加了工作內容，但同時也增加了所測數據的有效性和準確性，為測試結果判斷提供了更加可靠的依據。

（2）GIS斷路器導電回路電阻的測試受接地開關回路電阻影響較大，方法1的測試帶入斷路器兩側的兩組接地開關，且接地開關回路電阻沒有明確規定值，使得測試準確性降低，數據的合理性也有待考證。當采用方法2和方法3進行測試時，可排除一組接地開關的影響，并且可以計算得到接地開關的具體值，不僅可對接地開關的運行狀態做出一個評價，還可對斷路器本身導電回路電阻做出較為準確和合理的判斷，使測試結果更加可靠。如果停電范圍夠大，方法2還可以繼續延伸至直接測出斷路器本身的導電回路電阻值，可完全排除兩側接地開關影響，能最直觀、最準確地對斷路器導電回路電阻值做出判斷。

4 結束語

本文通過對幾種測試方法的詳細介紹和測試數據對比分析，證實了方法2和方法3在GIS斷路器的測試中更加實用，所得結果更具參考價值。在同類型GIS斷路器導電回路電阻測試中，當采用方法1所得測試結果不滿足要求時，可采用方法2和方法3進行測試比較，這樣可排除接地開關影響，更有利于數據分析，同時還可提高所測結果的準確性與可靠性。