高压断路器回路电阻现场测试方法探讨

王 伟 王 祥 唐华东

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局）

0 引言

高压断路器作为电力系统重要的电气设备，对电网安全起着举足轻重的作用，高压断路器导电回路电阻是控制断路器质量和运行状况的一项重要技术指标，在相关的国家标准、行业标准中均有明确的规定。定期开展回路电阻测试是检测断路器质量和设备状态的一个重要手段。在其型式试验、出厂试验、交接试验和预防试验回路电阻的测试中均属于必检项目［1－2］。可靠、准确的断路器回路电阻测试值才能为制定科学、合理的风险防控措施提供依据。

1 断路器测试原理

现场通常采用直流压降法 （如图1），直流施加在断路器待测回路电阻两端，并持续一段时间，击穿开关表面的氧化膜，准确测量出开关的回路电阻。GB763、DL405等电力标准中明确要求对回路电阻测试采用不小于100A的直流压降法［3］，且其最大变化不超过工作电流的允许误差。根据欧姆定律计算出电阻值 R＝U／I。

2 高压断路器回路电阻现场测试方法

500kV高压断路器通常由底部操作机构、支柱绝缘子、顶部的灭弧单元组成。每个灭弧单元包括两个灭弧室瓷套和带触头系统的上、下电流通道。并且通过传动系统带动断路器的动触头来完成分合闸操作。我国电网中变电站在用的高压断路器，其导电回路电阻为μΩ级，大多数型号开关的导电回路电阻在100μΩ以下。

图1 直流压降法测回路电阻原理图

2.1 常规的直流压降法

直流压降法是目前最普遍、最精密的回路电阻测试方法。其原理就是在被测接触设备两端通大于100A的直流电流并持续一段时间，则会在被测设备接触部位产生电压降U，测量出该直流电流和被测回路上的电压降，通过欧姆定律计算出设备的直流回路电阻R＝U／I［4］。常规直流压降法测回路电阻接线图见图2。

图2 常规直流压降法测回路电阻接线图

图2所示500kV断路器由两个断口R1和R2组成，在进行测量时需要拉开断路器两侧接地刀闸，将电压测试线利用绝缘杆挂接在断路器两侧灭弧室法兰处，将电流测试线用绝缘杆挂接在电压测试线外侧。该测试接线存在以下几个缺点：1.两侧接地刀闸拉开，灭弧室法兰感应电大，现场测量显示不同安装位置的断路器灭弧室法兰位置的感应电在几百伏不等，对试验人员的人生安全造成极大威胁，此外感应电过大对试验仪器本身也是一种考验；2.由于500kV断路器灭弧室位置较高，测试电流较大，因此电流线线径粗，重量大，利用绝缘杆挂接电流线相对困难，且周围设备均带电，风险较大。

2.2 两端接地测量法

两端接地测量法是指不拉开断路器两侧接地刀闸，保持接地刀闸接地，让断路器保持在检修状态。其原理也是基于直流压降法，只是改变了接线和测量方式，通过两次测量，计算出断路器回路电阻。两端接地测量回路电阻接线图见图3。

图3 两端接地测量回路电阻接线图

图3所示，采用两端接地法测量回路电阻，电压测试线用绝缘杆挂接在断路器灭弧室法兰处，电流线可以利用接地刀闸作为回路，无需将电流线举高悬挂，感应电压几乎为0，克服了常规直流压降法测回路电阻的缺点。但是该接线方式并入了接地刀闸及接地网的回路电阻Rd，由于Rd电阻值大小不确定，需要单独测试。测试方法将断路器断开，利用回路电阻测试仪接地刀闸及接地网的回路电阻Rd，在将断路器合上测得断路器回路电阻RX和接地网的回路电阻Rd的并联电阻R。利用公式 RX＝RRd／RdR求得断路器真实回路电阻。

由于回路电阻仪的测量范围为1～1999μΩ，对于接地电阻Rd的测量，当Rd小于2000μΩ时可以利用回路电阻测得。由于断路器的回路电阻值RX通常小于100μΩ，当 Rd大于2000μΩ时，RX≪Rd完全可以忽略接地网电阻当Rd对断路器回路电阻RX的影响。

3 一端接地测量法

一端接地测量法是指拉开断路器一侧接地刀闸（通常拉开远离母线侧接地刀闸），另一侧接地刀闸保持接地状态，一次测量既可得到断路器回路电阻值。一端接地测量回路电阻接线图见图4。

图4 一端接地测量回路电阻接线图

图4所示，将断路器一侧接地刀闸拉开，另一侧接地刀闸保持接地状态，将电压线用绝缘杆挂接在灭弧室法兰处，电流线一侧利用接地刀闸作为电流回路导通，另一侧将电流线用绝缘杆挂接在电压测试线外侧。该测试接线克服感应电对试验人员和测试仪器的安全威胁，同时减少了挂接电流测试线的数量，降低了挂接电流测试线的风险，并且测试数据准确、可靠。

3.1 现场测试数据分析

利用停电预试，分别采用常规的直流压降法、两端接地测量法、一端接地测量法对两组500kV不同型号的断路器开展了现场测试，测试数据如表1。

表1 三种测试方法试验结果对比

将表1数据进行统计分析比较见图5和图6。采用相同的试验仪器，在一次预试中采用三种不同的接线方式开展断路器回路电阻测试，三种测试方法测试结果都在规程规定的范围内，最大偏差也都小于5%，满足现场测试要求。

两端接地测量法测试结果较其他两种试验方法接线结果偏低，主要是因为在测试回路中并联了接地网回路电阻，虽然测试结果在规程标准范围之内，但是不能保证设备的真实数据也在标准范围内，可能造成误判断。

一端接地测量法，该方法测量结果与常规直流压降法相比，测试数据无明显变化，数据真实可靠，且该方法克服了现场感应电对试验人员的潜在危害，同时现场挂接线简单，能够满足现场试验需求。

图5 5012／GL317断路器回路电阻测试结果

图6 5052／HPL550B2断路器回路电阻测试结果

4 结束语

现场开展断路器回路电阻测试，现场试验接线很重要。通过对断路器回路电阻现场试验接线方法的比较和理论分析，得出采用一端接地测量法，在现场开展断路器回路电阻测试，接线简单，试验人员的作业风险低，试验数据准确可靠。