1 000 kV GIS開關(guān)直流電阻測量方法分析

張 偉,薛媛媛

(國網(wǎng)河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定 071000)

1 000 kV GIS開關(guān)直流電阻測量方法分析

張 偉,薛媛媛

(國網(wǎng)河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定 071000)

針對(duì)常規(guī)設(shè)備的運(yùn)檢方法不適用于特高壓設(shè)備的問題，分析1 000 kV GIS本身的特點(diǎn)和開關(guān)直阻的測量原理，介紹單相直流壓降測量法、不拆頭帶接地點(diǎn)測量法、三相直流壓降測量法3種1 000 kV GIS開關(guān)直阻的測量方法，逐一論證，并提出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為特高壓運(yùn)檢人員提供參考。

GIS；開關(guān)；直流電阻；電阻測量

隨著交流特高壓變電站大規(guī)模興起，特高壓變電設(shè)備的運(yùn)維檢修試驗(yàn)工作逐漸增多。特高壓氣體絕緣金屬封閉組合電器(GIS，Gas Insulated metal and enclosed Switchgear)開關(guān)直流電阻(簡稱“直阻”)測量是特高壓GIS例行試驗(yàn)、檢修等運(yùn)檢工作中必做項(xiàng)目。由于特高壓設(shè)備體積龐大，絕緣要求高，使得很多220 kV及以下設(shè)備的常規(guī)運(yùn)檢試驗(yàn)方法變得無法套用或不適合運(yùn)用，需要結(jié)合特高壓設(shè)備自身特點(diǎn)來探究新的方法。以下分析特高壓GIS中開關(guān)直阻的幾種測量方法，并逐一分析利弊，供檢修人員擇優(yōu)而選。

1 概述

1.1 GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

GIS的導(dǎo)電設(shè)備都集成在密封鋁質(zhì)圓形筒內(nèi)，并靠筒內(nèi)的高濃度SF6絕緣氣體來保證導(dǎo)體相間或地之間的絕緣，具有體積小、機(jī)構(gòu)緊湊、幾乎不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。但是其導(dǎo)電設(shè)備由于被氣筒包裹，一旦需要對(duì)導(dǎo)電設(shè)備進(jìn)行停電試驗(yàn)或檢修，則較為麻煩。特別是交流1 000 kV組合電器，其器身龐大，器身內(nèi)充氣量多，一項(xiàng)普通的試驗(yàn)檢修就需要?jiǎng)佑幂^大的人力物力。

交流1 000 kV GIS中的開關(guān)主要包括5個(gè)部分：傳動(dòng)系統(tǒng)、合閘電阻、主體滅弧裝置、大功率液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及合閘電阻開斷儲(chǔ)能器。其中，2個(gè)完全一致的滅弧單元串在一起共同組成了主體滅弧裝置，各滅弧單元并聯(lián)均壓電容; 待合閘電阻開關(guān)串聯(lián)上合閘電阻之后，主體滅弧裝置才與之并聯(lián);在對(duì)合閘實(shí)施斷開操作的過程中，2個(gè)滅弧動(dòng)觸頭會(huì)被操動(dòng)機(jī)構(gòu)所牽動(dòng)，再利用傳動(dòng)系統(tǒng)來對(duì)合閘電阻開關(guān)的動(dòng)觸頭實(shí)施制動(dòng)操作，從而使合閘實(shí)現(xiàn)斷開。交流特高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)示意，見圖1。

1.2 開關(guān)直阻測量的基本原理

開關(guān)測量直阻是開關(guān)例行試驗(yàn)的一項(xiàng)基本內(nèi)容，敞開式開關(guān)的直阻測量很簡單，只需將開關(guān)合上之后，將直阻儀的2個(gè)線鉗逐項(xiàng)分別加在開關(guān)導(dǎo)電回路的兩側(cè)，啟動(dòng)儀器，即可測得開關(guān)回路直阻。而組合電器特別是交流1 000 kV GIS內(nèi)的開關(guān)如果也這樣測量直阻，則需要將GIS內(nèi)大量的氣體回收，外殼解體，才能接觸到開關(guān)的導(dǎo)電回路。這么做雖然直觀但是成本巨大，顯然是不合理的[1]。

圖1 交流特高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)示意

由于GIS設(shè)備是完全密封的，因此無法對(duì)開關(guān)動(dòng)靜觸頭之間的接觸電阻進(jìn)行測量。而回路電阻主要包括三部分，即活動(dòng)連接電阻、固定連接電阻和導(dǎo)體本身電阻。其中連接處的接觸電阻由于會(huì)因接觸表面的狀況、接觸壓力以及接觸形式等因素而受到干擾，所以，接觸電阻值存在不確定性，且接觸電阻值比固定連接電阻值及導(dǎo)體本身電阻值要大得多; 而固定連接電阻及導(dǎo)體本身電阻通常都是固定的。因此，測量開關(guān)回路的電阻可以將開關(guān)觸頭的接觸電阻體現(xiàn)出來。所以，在實(shí)際的工程測量過程中，可通過對(duì)GIS兩側(cè)接地刀閘之間的回路電阻的測量，來對(duì)觸頭的可靠性及應(yīng)用情況進(jìn)行分析與判斷[2]。

2 單相直流壓降測量法

單相直流壓降法測量交流1 000 kV開關(guān)直阻的辦法，其原理是將直流電導(dǎo)入被測接觸設(shè)備的兩端，此時(shí)被測設(shè)備接觸部位就會(huì)出現(xiàn)電壓降，再將被測回路上的電壓降及此直流電流測量出來，即可利用歐姆定律將設(shè)備的直流接觸電阻測算出來[3]。

由于GIS屬于封閉式的組合設(shè)備，無法直接在斷口兩端連接試驗(yàn)設(shè)備的測試線，所以，通過GIS開關(guān)兩側(cè)的接地刀閘組成了一個(gè)回路電流，如圖2所示。

這一方法原理簡單，測量準(zhǔn)確度也較高，應(yīng)用的也最為廣泛。但每次操作前需將接地刀閘的引線拆除掉。這樣不僅不方便操作，而且還有可能會(huì)對(duì)操作人員及設(shè)備的安全造成風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 直流壓降測量法接線示意

3 不拆頭帶接地點(diǎn)測量法

不用將GIS匯流排的引線及開關(guān)兩邊接地刀閘的接地排拆掉，使該接地刀閘處于接地狀態(tài)，維持檢修時(shí)的安全狀態(tài)，此測量方法就叫不拆頭帶接地點(diǎn)測量法。

不拆頭帶接地點(diǎn)測量法的原理與單相直流壓降法類似，不同之處就在于其對(duì)測量與接線方法進(jìn)行了轉(zhuǎn)變，其需要實(shí)施兩次測量操作，之后再根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式來對(duì)開關(guān)斷口的接觸電阻進(jìn)行計(jì)算。其實(shí)驗(yàn)主要包括兩部分：一是，將接地刀閘操作至合閘部位，而開關(guān)及其兩側(cè)的刀閘則操作至分閘部位，同時(shí)維持原先的安全措施，再將開關(guān)兩邊的接地刀閘與回路電阻儀的兩端連接起來，并將接地網(wǎng)和接地刀閘的回路電阻測量出來；二是，接地刀閘依舊保持在合閘部位，開關(guān)兩邊的刀閘也依舊保持在分閘部位，再把開關(guān)轉(zhuǎn)換至合閘部位，依舊維持之前的安全舉措，把開關(guān)兩邊的接地刀閘連接到回路電阻儀的兩端上，從而組成兩個(gè)回路，此時(shí)可測量出接地網(wǎng)電阻和開關(guān)斷口接觸電阻的并聯(lián)電阻，最后，通過相關(guān)的測算公式即可計(jì)算出開關(guān)接口的接觸電阻[4]。

此法雖然不用拆除地刀引線，減少了人為操作，但是測量計(jì)算步驟較多，計(jì)算所得的接地網(wǎng)電阻值可能誤差較大。

4 三相直流壓降測量法

三相直流壓降法的原理也類似于單相直流壓降法，它們之間的不同之處就在于測量及接線方法的不同，三相直流壓降法也是利用相關(guān)的計(jì)算公式來對(duì)測量所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出開關(guān)各相的接觸電阻。

三相直流壓降法的實(shí)驗(yàn)步驟主要包括如下幾部分: 首先，將開關(guān)兩側(cè)的開關(guān)操作到近控，再合上開關(guān)；然后，再將GIS匯流排的引線及開關(guān)一側(cè)的非半幅帶電側(cè)刀閘處的接地刀閘的接地排拆除掉，以使該接地刀閘處于非接地狀態(tài)；最后，再利用測量所得的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的計(jì)算公式來計(jì)算出各相的接觸電阻。

三相直流電壓降法可以極大地減少接地點(diǎn)的拆除數(shù)量、減小測量范圍，而且無需較長的試驗(yàn)線，同時(shí)，還可以直接完成時(shí)間機(jī)械特性試驗(yàn)，從而使工作效率實(shí)現(xiàn)有效的提升。

5 結(jié)論

單相直流壓降法雖然具有較高的準(zhǔn)確性，且應(yīng)用最為廣泛，但是拆除地刀引線增加的操作，可能會(huì)對(duì)操作人員及設(shè)備造成危害，需要的試驗(yàn)線也較長，顧不推薦首選使用。不拆頭帶接地線法雖然便于操作，可是此辦法與單相直流電壓降法一樣需要較長的試驗(yàn)線，且其測量所得結(jié)果極易導(dǎo)致出現(xiàn)誤判斷情況，也不推薦首選。三相直流壓降法測量所得的數(shù)值雖然高于單相直流電壓降法，但仍未超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，且工作量小，測量范圍小，因此，在測量開關(guān)回路電阻時(shí)，可將改進(jìn)后的三相直流電壓降法作為首選使用。如若測量所得數(shù)據(jù)超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，則應(yīng)當(dāng)選用單直流電壓降法重新進(jìn)行測量，而如若測量所得數(shù)據(jù)未超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則可斷定該開關(guān)可正常工作。

[1] 夏小飛.基于沖擊大電流測量開關(guān)回路電阻的方法研究[J].電氣技術(shù)，2013,14(10):28-33.

[2] 李 洋,王俏化,徐 楠,等.1 000 kV特高壓斷路器回路電阻測量方法的改進(jìn)[J].高壓電器，2016,52(7):45-54.

[3] 張 明,周惠安,劉文革,等.日月山750 kV變電站工程800 kV超長GIS主回路電阻測試技術(shù)[J].青海電力,2011,30(S1):42-59.

[4] 李 鵬,李金忠,崔博源,等.特高壓交流輸變電裝備最新技術(shù)發(fā)展[J].高電壓技術(shù),2016,42(4):1068-1078.

Analysis of 1 000 kV GIS Switch DC Resistance Measurement Methods

Zhang Wei，Xue Yuanyuan

(State Grid Hebei Electric Power Company Co.Ltd.Baoding Electric Power Supply Branch，Baoding 07100,China)

Aiming at the conventional equipment inspection method not suitable for the problem of UHV equipment,analyzes 1 000 kV GIS characteristics and switch testing principle, introduces three kinds of 1 000 kV GIS switch DC resistance measurement methods,single-phase DC voltage drop test method, not dismantle the headband grounding point test method and three-phase DC voltage drop test method,and puts forward the respective advantages and disadvantages,to provide reference for UHV staff.

GIS;switch;DC resistance;resistance measurement

2017-09-16

張 偉(1984-)，男，工程師，主要從事變電檢修技術(shù)管理工作。

TM934.12

B

1001-9898(2017)06-0013-03

本文責(zé)任編輯：齊勝濤