1 000 kV GIS开关直流电阻测量方法分析

张 伟,薛媛媛

(国网河北省电力有限公司保定供电分公司，河北 保定 071000)

1 000 kV GIS开关直流电阻测量方法分析

张 伟,薛媛媛

(国网河北省电力有限公司保定供电分公司，河北 保定 071000)

针对常规设备的运检方法不适用于特高压设备的问题，分析1 000 kV GIS本身的特点和开关直阻的测量原理，介绍单相直流压降测量法、不拆头带接地点测量法、三相直流压降测量法3种1 000 kV GIS开关直阻的测量方法，逐一论证，并提出了各自的优缺点，为特高压运检人员提供参考。

GIS；开关；直流电阻；电阻测量

随着交流特高压变电站大规模兴起，特高压变电设备的运维检修试验工作逐渐增多。特高压气体绝缘金属封闭组合电器(GIS，Gas Insulated metal and enclosed Switchgear)开关直流电阻(简称“直阻”)测量是特高压GIS例行试验、检修等运检工作中必做项目。由于特高压设备体积庞大，绝缘要求高，使得很多220 kV及以下设备的常规运检试验方法变得无法套用或不适合运用，需要结合特高压设备自身特点来探究新的方法。以下分析特高压GIS中开关直阻的几种测量方法，并逐一分析利弊，供检修人员择优而选。

1 概述

1.1 GIS设备的结构和特点

GIS的导电设备都集成在密封铝质圆形筒内，并靠筒内的高浓度SF6绝缘气体来保证导体相间或地之间的绝缘，具有体积小、机构紧凑、几乎不受环境影响等优点。但是其导电设备由于被气筒包裹，一旦需要对导电设备进行停电试验或检修，则较为麻烦。特别是交流1 000 kV组合电器，其器身庞大，器身内充气量多，一项普通的试验检修就需要动用较大的人力物力。

交流1 000 kV GIS中的开关主要包括5个部分：传动系统、合闸电阻、主体灭弧装置、大功率液压弹簧操动机构以及合闸电阻开断储能器。其中，2个完全一致的灭弧单元串在一起共同组成了主体灭弧装置，各灭弧单元并联均压电容; 待合闸电阻开关串联上合闸电阻之后，主体灭弧装置才与之并联;在对合闸实施断开操作的过程中，2个灭弧动触头会被操动机构所牵动，再利用传动系统来对合闸电阻开关的动触头实施制动操作，从而使合闸实现断开。交流特高压开关结构示意，见图1。

1.2 开关直阻测量的基本原理

开关测量直阻是开关例行试验的一项基本内容，敞开式开关的直阻测量很简单，只需将开关合上之后，将直阻仪的2个线钳逐项分别加在开关导电回路的两侧，启动仪器，即可测得开关回路直阻。而组合电器特别是交流1 000 kV GIS内的开关如果也这样测量直阻，则需要将GIS内大量的气体回收，外壳解体，才能接触到开关的导电回路。这么做虽然直观但是成本巨大，显然是不合理的[1]。

图1 交流特高压开关结构示意

由于GIS设备是完全密封的，因此无法对开关动静触头之间的接触电阻进行测量。而回路电阻主要包括三部分，即活动连接电阻、固定连接电阻和导体本身电阻。其中连接处的接触电阻由于会因接触表面的状况、接触压力以及接触形式等因素而受到干扰，所以，接触电阻值存在不确定性，且接触电阻值比固定连接电阻值及导体本身电阻值要大得多; 而固定连接电阻及导体本身电阻通常都是固定的。因此，测量开关回路的电阻可以将开关触头的接触电阻体现出来。所以，在实际的工程测量过程中，可通过对GIS两侧接地刀闸之间的回路电阻的测量，来对触头的可靠性及应用情况进行分析与判断[2]。

2 单相直流压降测量法

单相直流压降法测量交流1 000 kV开关直阻的办法，其原理是将直流电导入被测接触设备的两端，此时被测设备接触部位就会出现电压降，再将被测回路上的电压降及此直流电流测量出来，即可利用欧姆定律将设备的直流接触电阻测算出来[3]。

由于GIS属于封闭式的组合设备，无法直接在断口两端连接试验设备的测试线，所以，通过GIS开关两侧的接地刀闸组成了一个回路电流，如图2所示。

这一方法原理简单，测量准确度也较高，应用的也最为广泛。但每次操作前需将接地刀闸的引线拆除掉。这样不仅不方便操作，而且还有可能会对操作人员及设备的安全造成风险。

图2 直流压降测量法接线示意

3 不拆头带接地点测量法

不用将GIS汇流排的引线及开关两边接地刀闸的接地排拆掉，使该接地刀闸处于接地状态，维持检修时的安全状态，此测量方法就叫不拆头带接地点测量法。

不拆头带接地点测量法的原理与单相直流压降法类似，不同之处就在于其对测量与接线方法进行了转变，其需要实施两次测量操作，之后再根据相关计算公式来对开关断口的接触电阻进行计算。其实验主要包括两部分：一是，将接地刀闸操作至合闸部位，而开关及其两侧的刀闸则操作至分闸部位，同时维持原先的安全措施，再将开关两边的接地刀闸与回路电阻仪的两端连接起来，并将接地网和接地刀闸的回路电阻测量出来；二是，接地刀闸依旧保持在合闸部位，开关两边的刀闸也依旧保持在分闸部位，再把开关转换至合闸部位，依旧维持之前的安全举措，把开关两边的接地刀闸连接到回路电阻仪的两端上，从而组成两个回路，此时可测量出接地网电阻和开关断口接触电阻的并联电阻，最后，通过相关的测算公式即可计算出开关接口的接触电阻[4]。

此法虽然不用拆除地刀引线，减少了人为操作，但是测量计算步骤较多，计算所得的接地网电阻值可能误差较大。

4 三相直流压降测量法

三相直流压降法的原理也类似于单相直流压降法，它们之间的不同之处就在于测量及接线方法的不同，三相直流压降法也是利用相关的计算公式来对测量所得的实验数据进行计算，从而计算出开关各相的接触电阻。

三相直流压降法的实验步骤主要包括如下几部分: 首先，将开关两侧的开关操作到近控，再合上开关；然后，再将GIS汇流排的引线及开关一侧的非半幅带电侧刀闸处的接地刀闸的接地排拆除掉，以使该接地刀闸处于非接地状态；最后，再利用测量所得的数据以及相关的计算公式来计算出各相的接触电阻。

三相直流电压降法可以极大地减少接地点的拆除数量、减小测量范围，而且无需较长的试验线，同时，还可以直接完成时间机械特性试验，从而使工作效率实现有效的提升。

5 结论

单相直流压降法虽然具有较高的准确性，且应用最为广泛，但是拆除地刀引线增加的操作，可能会对操作人员及设备造成危害，需要的试验线也较长，顾不推荐首选使用。不拆头带接地线法虽然便于操作，可是此办法与单相直流电压降法一样需要较长的试验线，且其测量所得结果极易导致出现误判断情况，也不推荐首选。三相直流压降法测量所得的数值虽然高于单相直流电压降法，但仍未超出标准范围，且工作量小，测量范围小，因此，在测量开关回路电阻时，可将改进后的三相直流电压降法作为首选使用。如若测量所得数据超出了标准范围，则应当选用单直流电压降法重新进行测量，而如若测量所得数据未超出标准范围，则可断定该开关可正常工作。

[1] 夏小飞.基于冲击大电流测量开关回路电阻的方法研究[J].电气技术，2013,14(10):28-33.

[2] 李 洋,王俏化,徐 楠,等.1 000 kV特高压断路器回路电阻测量方法的改进[J].高压电器，2016,52(7):45-54.

[3] 张 明,周惠安,刘文革,等.日月山750 kV变电站工程800 kV超长GIS主回路电阻测试技术[J].青海电力,2011,30(S1):42-59.

[4] 李 鹏,李金忠,崔博源,等.特高压交流输变电装备最新技术发展[J].高电压技术,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

张 伟(1984-)，男，工程师，主要从事变电检修技术管理工作。

TM934.12

B

1001-9898(2017)06-0013-03

本文责任编辑：齐胜涛