GIS長母線回路電阻測試方法研究

劉佳鑫，魯旭臣，韋德福，李 爽

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

GIS長母線回路電阻測試方法研究

劉佳鑫，魯旭臣，韋德福，李 爽

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

回路電阻是GIS設(shè)備出廠試驗(yàn)的主要技術(shù)參數(shù)之一，可以發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備導(dǎo)電回路中有無接觸不良的缺陷。在GIS設(shè)備出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)中，都規(guī)定了必須測量導(dǎo)電回路的直流電阻。但在現(xiàn)場測量GIS長母線回路電阻時(shí)存在諸多問題。研究了GIS長母線回路電阻測試難點(diǎn)，提出了一種合理、簡單、準(zhǔn)確的測試方法，詳細(xì)闡述了該方法的測試原理、特點(diǎn)及適用場合。最后，針對回路電阻的控制措施提出了合理化建議。

GIS；母線；回路電阻；測試方法

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS）是將母線、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等電氣設(shè)備按一定的接線方式連接，密封于充有高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的SF6絕緣氣體并接地的金屬外殼的不同氣室內(nèi)，構(gòu)成緊湊的電能接收和分配的配電裝置。由于GIS具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量小、安裝迅速等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣泛應(yīng)用。主回路電阻測量是GIS預(yù)防性試驗(yàn)的主要項(xiàng)目之一，若GIS設(shè)備的接觸電阻增大，將增加設(shè)備導(dǎo)體損耗，使接觸處溫度升高，直接影響正常工作時(shí)的載流能力。

為了檢查GIS制造、安裝、檢修質(zhì)量和運(yùn)行中的健康水平，在出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)中，都規(guī)定必須測量導(dǎo)電回路的直流電阻，以此判定GIS設(shè)備導(dǎo)電回路中有無接觸不良缺陷。但在出廠、交接驗(yàn)收及現(xiàn)場測量GIS長母線回路電阻時(shí)存在諸多問題，如測試線長度不足、測量操作繁瑣等。本文分析研究了GIS長母線回路電阻測試難點(diǎn)，提出了一種簡單、合理、準(zhǔn)確的測試方法，詳細(xì)闡述了該方法的測試原理、特點(diǎn)及適用場合。

1 回路電阻測試原理

依據(jù)GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，在測量GIS主回路導(dǎo)電電阻時(shí)，宜采用電流不小于100 A的直流壓降法。圖1為直流壓降法的電路模型。由恒流源Is經(jīng)I＋和I－兩端口輸出100 A直流電流，經(jīng)被測電阻Rx構(gòu)成回路，電流大小由電流表讀出，Rx兩端壓降由電壓表讀出。通過對電流和電壓的測量，就可以算出Rx阻值。

目前用于回路電阻測試的測試儀，其工作原理多為直流壓降法?；芈冯娮铚y試儀為集成化儀器［1］，量程為1～9 999 μΩ，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力，在外部負(fù)載50 mΩ內(nèi)，能夠保證輸出電流恒定，被測電阻兩端壓降經(jīng)測試儀內(nèi)部采樣換算后，電阻值直接以數(shù)字形式顯示。

圖1 直流壓降法電路模型

2 常規(guī)測試方法

分段測量法是最常規(guī)、最基本的測試方法［2］，即采用回路電阻測試儀對長母線進(jìn)行分段測量，每次分段的長度取決于儀器測量線的長度，各段電阻數(shù)值相加之和就是長母線的總電阻。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測量準(zhǔn)確，能夠全面掌握回路各段電阻的分布狀況。缺點(diǎn)是操作繁瑣，一般在安裝過程中需要通過母線筒的“檢修孔”進(jìn)行測量，打開的孔數(shù)多，消耗大量人力、物力和時(shí)間，嚴(yán)重影響施工工期。該方法只適用于GIS母線未充SF6氣體時(shí)測試，無法在設(shè)備安裝后及預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行。

在以往的GIS長母線測試中，隨著GIS安裝長度的增加，主回路電阻測試線長度也要相應(yīng)增加。通常GIS主回路電阻測試使用的測試線長5～10 m，電流線采用2根截面25.0 mm2的多股軟銅線，電壓線采用2根截面2.0 mm2的多股軟銅線，通常只能測試長度20 m以內(nèi)的GIS母線［1］。當(dāng)GIS母線長度超過20 m時(shí)，隨著測試電流線長度增加，電阻增大，損耗增加，使測試電流無法達(dá)到額定數(shù)值，則測試線不能滿足要求，在一定程度上會(huì)影響測試電阻的大小。若需試驗(yàn)電流保持100 A恒定，就要使用橫截面積更大或電阻率更小的電流測試線。

表1列出了測試用的多股軟銅線在不同長度、100 A通電電流下所需導(dǎo)線橫截面積［2］。數(shù)據(jù)表明測試長距離GIS主回路電阻，所使用測試線的截面積和長度都要相應(yīng)增大，要把試驗(yàn)電流升至100 A，需要使用橫截面積更大的測試線。在GIS長母線測試中，由于使用的測試線長度長、截面粗，造成了測試線展放和收線過程易纏繞、測試過程中交叉作業(yè)嚴(yán)重、測試過程時(shí)間長、增加人力等問題，給測試帶來不便，難度加大。

表1 導(dǎo)線長度、橫截面積、通電電流比較

3 采用鄰相載流的主回路電阻測試方法

3.1 基本原理

采用鄰相載流的主回路電阻測試方法最大的優(yōu)點(diǎn)是利用母線本身的第三相形成電流回路并合理地選擇電壓測量點(diǎn)，使得電流輸出和電壓測量輸入都無須使用長測試線。

以測試GIS主母線A相為例，其測試原理如圖2所示。測試前，回路電阻測試儀放置于長母線一端（近端），在長母線另一端（遠(yuǎn)端）用100 mm2多股軟銅線短接主母線A、B、C三相?；芈冯娮铚y試儀的電流線I＋和電壓線U＋接于A相套管，電壓線U－接于B相套管，電流線I－接于C相套管。回路電阻儀所測電壓為UAB1。測試電流選擇100 A檔位，電流將由點(diǎn)A1→A2→C2→C1構(gòu)成回路；由于B相沒有電流通過，因此B1、B2、A2等電位，UAB1即為A相主母線A1、A2之間的電壓，即：

由RA＝UA／100，即可計(jì)算出A相母線導(dǎo)電電阻。同理，可以測得其它兩相主母線的電阻值。

圖2 采用鄰相載流的主回路電阻測試原理

該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是利用了母線本身的第三相，無須附加測量電壓線，接線簡單，試驗(yàn)響應(yīng)速度快，測試數(shù)據(jù)直觀，無須換算。該方法可應(yīng)用于基建過程中，GIS主母線氣室未充SF6氣體的情況，將GIS主母線遠(yuǎn)端檢修孔打開，用橫截面積不小于100 mm2的多股軟銅線將A、B、C三相短接。這種方法適用于新安裝且未充SF6氣體GIS主母線的調(diào)試及交接驗(yàn)收試驗(yàn)，避免了長測試線的損耗，降低測量誤差，使測試值更加準(zhǔn)確。

3.2 接地開關(guān)短接法

GIS投運(yùn)后的主母線回路電阻測試不再適于打開檢修孔，因此對上述方法進(jìn)行了改進(jìn)，基本測試原理保持一致，但主要區(qū)別在于主母線三相短接方法的不同。

以測試GIS主母線A相為例，其測試原理如圖3所示。測試前，回路電阻測試儀放置于長母線一端（近端），在長母線另一端（遠(yuǎn)端）合上接地開關(guān)226667，拆掉連接扁鐵，在接地開關(guān)226667處用100 mm2多股軟銅線（多股軟銅線長度在1 m、截面100 mm2、溫度20℃時(shí)的電阻約為175 μΩ）短接主母線A、B、C三相，來實(shí)現(xiàn)主母線遠(yuǎn)端的三相短接?；芈冯娮铚y試儀的電流線I＋和電壓線U＋接于A相套管，電壓線U－接于B相套管，電流線I－接于C相套管。

圖3 采用鄰相載流的投運(yùn)GIS主母線回路電阻測試方法

該方法測試結(jié)果中將包含被測試相接地開關(guān)的回路電阻及接觸電阻，引入了一定的誤差，所以需要采用縱向比較法進(jìn)行回路電阻值的對比分析，首先在交接驗(yàn)收時(shí)采用2種方法各進(jìn)行1次測量，將第1種方法和第2種測試結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，如果誤差在允許范圍內(nèi)則說明回路電阻合格；在GIS投運(yùn)后只采用第2種方法測量并對測得各相回路電阻值進(jìn)行縱向比較。

該方法可用于GIS長主母線氣室充入SF6氣體投運(yùn)后的定期檢驗(yàn)，需拆除GIS主母線遠(yuǎn)端的接地開關(guān)與GIS外殼的連接扁鐵。

3.3 外接毫伏表法

為了能夠消除接地開關(guān)的回路電阻及接地開關(guān)的接觸電阻的影響，實(shí)現(xiàn)回路電阻的精準(zhǔn)測量，對上述方法做了進(jìn)一步改進(jìn)。除采用回路電阻測試儀外，還另外采用1塊毫伏電壓表測量電壓，分3次測量線間電壓，再利用公式計(jì)算出每相母線導(dǎo)電電阻。

以測試GIS主母線A相為例，其測試原理如圖4所示。測試前，回路電阻測試儀放置于長母線一端（近端），在長母線另一端（遠(yuǎn)端）合上隔離開關(guān)22666和接地開關(guān)226667、2266617，并拆掉接地開關(guān)226667、2266617的連接扁鐵。在接地開關(guān)226667處用100 mm2多股軟銅線短接主母線A、B、C三相，來實(shí)現(xiàn)主母線遠(yuǎn)端的三相短接?；芈冯娮铚y試儀的電流線I＋和電壓線U＋接于A相套管，電壓線U－接于B相套管，電流線I－接于C相套管?；芈冯娮鑳x所測電壓為UAB1。在接地開關(guān)2266617處A、B相之間接毫伏表，所測電壓為UAB3。測試電流選擇100 A檔位，電流將由點(diǎn)A1→A2→C2→C1構(gòu)成回路；由于B相沒有電流通過，因此B1、B2、B3等電位；A2→A3段回路無電流，因此A2、A3等電位，可得：

即可用毫伏表所測電壓UAB3表示接地開關(guān)226667 A相導(dǎo)電回路兩端電壓UAB2。則接地開關(guān)226667 A相電阻可表示為

假設(shè)Rx為回路電阻儀測得電阻，則A相導(dǎo)體回路電阻可表示為

圖4 外接毫伏表的投運(yùn)GIS主母線回路電阻測試方法

該方法測量原理簡單，響應(yīng)速度快，測量結(jié)果精確，能夠消除接地開關(guān)的回路電阻及接觸電阻的影響，實(shí)現(xiàn)回路電阻的精準(zhǔn)測量。但測試結(jié)果不夠直觀，需用公式換算。

4 主回路電阻的控制措施

回路電阻的變化多因動(dòng)靜觸頭間接觸電阻造成，在導(dǎo)體材料合格的情況下，回路導(dǎo)體的裝配決定了電阻值大小。為了保證GIS設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，有必要對主母線裝配工藝進(jìn)行有效監(jiān)督。

a.間隔對接時(shí)，連接插件中心應(yīng)對準(zhǔn)，插入深度應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定，防止接觸不良造成局部放電［3］。

b.電接觸面連接螺栓須用力矩扳手?jǐn)Q緊并達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)力矩值，屏蔽罩與導(dǎo)體之間的間隙應(yīng)調(diào)整均勻到位，螺栓、墊圈等必須緊固，并在質(zhì)檢確認(rèn)后打記號標(biāo)記螺絲工位。

c.廠家出廠試驗(yàn)應(yīng)對區(qū)間回路和總體回路進(jìn)行回路電阻測量，并應(yīng)盡可能分段測量，便于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比。出廠試驗(yàn)測得電阻不應(yīng)超過1.2Ru（Ru是型式試驗(yàn)時(shí)測得相應(yīng)電阻）并作三相平衡度比較，廠家應(yīng)同時(shí)提供Ru值［4］。

d.采用正確的測試方法，在GIS每個(gè)間隔或整體裝置上進(jìn)行回路電阻測量，盡可能與出廠試驗(yàn)時(shí)的狀況接近，以便比較測量結(jié)果。交接、預(yù)試測得的電阻不得超過出廠實(shí)測值的120%，還應(yīng)注意三相平衡度的比較。

e.嚴(yán)格控制即將充入GIS設(shè)備的SF6微水含量，充分保證GIS設(shè)備罐體充SF6氣體前的真空度，盡量降低導(dǎo)體觸頭表面發(fā)生氧化的程度。

f.建議在相關(guān)的技術(shù)協(xié)議中要求廠家生產(chǎn)的GIS設(shè)備所有接地開關(guān)的導(dǎo)體均與外殼絕緣，以便將測量電源引入主回路，方便以后對設(shè)備的回路電阻進(jìn)行監(jiān)測［5］。

5 結(jié)束語

本文提出的GIS長母線回路電阻測試方法利用被測母線的鄰相母線作為載流回路，解決了施工及預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)GIS長母線回路電阻測試?yán)щy的問題。該法可利用設(shè)備接地開關(guān)進(jìn)行測量，適用于設(shè)備檢修和預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)測試，大大減少了試驗(yàn)成本，增強(qiáng)了測試準(zhǔn)確度，給試驗(yàn)人員帶來方便。該法簡單、方便、安全，并且測試精確度高，是一種較理想的測試方法。

［1］ 林建庭.回路電阻測試儀工作原理及常見故障處理［J］.科技信息，2013，30（17）：139－142.

［2］ 沈從數(shù).±800 kV奉賢換流站500 kV GIS超長母線導(dǎo)電電阻測試方法的探討［J］.河南電力，2010，38（2）：19－21.

［3］ 魯旭臣，李 爽，畢海濤，等.遼寧電網(wǎng)GIS與HGIS運(yùn)行可靠性和實(shí)用性分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（9）：20－22.

［4］ 洪 鶴，李 斌，魯旭臣.組合電器狀態(tài)檢測新技術(shù)在遼寧電網(wǎng)的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（8）：49－55.

［5］ 洪 鶴，魯旭臣，胡大偉.組合電器SF6氣體泄漏故障分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（7）：27－29.

Research on Test Method of Loop Resistance of GIS Long Bus

LIU Jia?xin，LU Xu?chen，WEI De?fu，LI Shuang
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Loop resistance is a main technical parameter of GIS equipment factory test，which could indicate the defect of poor contact in conductive loop of GIS equipment.The DC resistance of conductive loop of GIS equipment must be measured in factory test，hand?o?ver test and preventive test.However，there are many problems in loop resistance measurement of GIS long bus.This paper researches on the test difficulty of loop resistance of GIS long bus and presents a reasonable，easy and accurate method，of which the testing prin?ciple，characteristics and application is described in detail.Also，this paper proposes suggestions to the control measures of loop resist?ance.

GIS；Bus；Loop resistance；Test method

TM934.1

A

1004－7913（2015）05－0016－04

劉佳鑫（1985—），男，工程師，主要從事高壓開關(guān)及帶電檢測技術(shù)研究工作。

2015－01－20）