500kV GIS断路器导电回路电阻测试探究

李林省

（云南华电金沙江中游水电开发有限公司梨园发电分公司，云南省丽江市 674100）

0 引言

梨园水电站GIS设备采用的是西安西电开关电气有限公司生产的ZF8A-550型气体绝缘金属封闭开关设备；采用整体分相式结构，断路器并列排放，主母线分列在断路器两侧，共有9台额定电压550kV的LW13-460型断路器。GIS断路器导电回路电阻测试既是断路器预防性试验定期项目，也是重要的预防性试验项目，每次线路检修或机组检修停运相关断路器时，都会按周期开展相应预防性试验。通过测量断路器导电回路电阻可以检查其动、静触头接触情况，判断接触和运行状态是否良好；其值大小直接影响断路器正常工作时的载流能力，一定程度上还影响短路电流的切断能力[1]。进行GIS断路器导电回路电阻测试中，由于设备不可拆解，只能通过断路器两侧接地开关回路进行测试；在采用常规方法测试时，由于带入两侧接地开关，多台断路器出现测试结果不满足制造厂和检修规程[2]要求的情况。为解决此问题，探寻到了几种测试方法，本文选用其中1台断路器进行测试方法的分析介绍，为同行解决此类问题提供参考。

1 问题概述及原因分析

1.1 导电回路电阻概述

断路器导电回路电阻由导体固有电阻和接触面接触电阻组成，其值主要取决于断路器动、静触头间接触电阻。测试采用直流压降法进行，测试电流不小于100A[3]，因为在断路器动、静触头接触面会形成一层膜电阻，当电流大于100A时，膜电阻会被击穿[4]，使得测试结果更加接近实际运行值，结果更加准确、可靠。测试通过试验设备提供恒流源，测试被测部分两端所产生的电压降来计算被测部分电阻值，被测部分为电流回路和电压回路的公共部分。

1.2 问题概述

由于测试的是GIS断路器导电回路电阻，测试存在一定的特殊性（机组或线路检修停运相应断路器做预防性试验不会解体进行），不能从断路器断口两端进行直接测量，只能利用断路器两侧接地开关导电杆关合形成闭合回路进行测量，测试结果带入了断路器两侧接地开关的回路电阻值。本次所测断路器三相回路长度基本相同，所测结果也应基本一致，但测试中发现A、B、C三相导电回路电阻值差别较大，B相较A、C相阻值明显偏大，且B、C两相差值达到36.5μΩ，不满足制造厂和检修规程要求。测试中，不管如何改变接线位置和打磨接地开关导电杆与接地连接片的接触面、进行多次分合断路器和接地开关，测试结果都始终不合格。同时，在GIS断路器测试中，由于引入接地开关回路电阻值、测试回路较长、开关设备接触点较多等因素，使得测试结果受接触电阻影响较大，导致测试结果失真，对断路器实际回路电阻值难以做出有效准确的判断。

1.3 原因分析

影响断路器导电回路电阻值超标的因素有多方面，如断路器动、静触头接触面氧化使接触阻值增大或安装工艺不良[5]等。此次测试的为GIS断路器，不能直接从断路器断口两端进行测量，存在引入接地开关回路电阻的情况，使得数据的分散性较大。且通过数据比对，判断为接地开关由于长期不操作导致接触面氧化，回路电阻的分散性增大，最终导致所测三相回路电阻值的偏差。

2 测试方法探索

梨园水电站GIS接地开关本体与GIS壳体之间有绝缘隔板，其接地通过接地连接片与外壳连接接地，拆开接地连接片后就可进行断路器导电回路电阻的测试。本次测试是基于2号机组检修，测试前开关状态为：5321、5323断路器在分闸位置，53211、53212、53216、53231、53232隔离开关在分闸位置，532127、532167、532317、532327接地开关在合闸位置。由于500kV梨阿线正常运行，为保证工作安全，5323断路器靠近梨阿线侧必须有可靠接地点，所以532327接地开关必须始终保证接地良好，测试时不能拆开其接地连接片。主接线图如图1所示。

图1 梨园水电站主接线图（第二串）Figure 1 Main wiring diagram of Liyuan hydropower station（the second string）

2.1 测试方法1（常规测试方法）

测试方法1为常规测试方法，直接利用断路器两侧接地开关形成闭合回路进行测试。即拆开接地开关与外壳接地连接片，脱开接地开关电机机构箱接地的航空插头（可用万用表或测试绝缘电阻检测接地情况），使接地开关与地网隔离开。试验接线和开关状态为：5323断路器在合闸位置；53231、53232隔离开关在分闸位置；532317、532327接地开关在合闸位置；532317接地开关接地连接片拆除、电机机构箱接地航空插头取下。正极电压、电流测试线同时接532327接地开关处，负极电压、电流测试线同时接532317接地开关处。测试的为532327-532317接地开关回路电阻值。测试结果见表1。

表1 方法1测试结果Table 1 Test results of method 1

2.2 测试方法2

断路器导电回路电阻测试中，测试仪所测阻值为电压回路和电流回路公共部分的阻值。采用方法2进行测量时，能通过改变接线方式将接地开关回路阻值排除，但由于梨阿线运行，只能排除532317接地开关回路阻值。排除532317接地开关回路电阻影响，可使5323断路器导电回路电阻的测试值更加接近其真实值。试验接线和开关状态为：5323断路器在合闸位置；53216、53232隔离开关在分闸位置、53231隔离开关在合闸位置；532317、532327、532167接地开关在合闸位置，532317、532167接地开关接地连接片拆除、电机机构箱接地航空插头已取下。正极电压、电流测试线同时接532327接地开关处，负极电压测试线接532317接地开关处、电流测试线接532167接地开关处。测试的为排除532317接地开关的5323断路器至532327接地开关的回路电阻值。测试结果见表2。

表2 方法2测试结果Table 2 Test results of method 2

2.3 测试方法3

方法3为进行多条回路的测试，最终通过计算得出所需回路阻值。测试回路增多、次数增加，但能同方法2所得结果进行比较，验证数据的准确性，使得测试结果更加可靠。多条回路测试后，通过计算得出的同样为5323断路器至532327接地开关回路的阻值。试验接线和开关状态为：5323断路器在合闸位置；53216、53232隔离开关在分闸位置，53231隔离开关在合闸位置；532317、532327、532167接地开关在合闸位置，532317、532167接地开关接地连接片拆除，电机机构箱接地航空插头已取下。首先将正极电压、电流测试线同时接532327接地开关处，负极电压、电流测试线同时接532317接地开关处，测试532317-532327接地开关回路电阻值；再将正极电压、电流测试线同时接532167接地开关处，负极电压、电流测试线同时接532317接地开关处，测试532167-532317接地开关回路电阻值；最后将正极电压、电流测试线同时接532327接地开关处，负极电压、电流测试线同时接532167接地开关处，测试532167-532327接地开关回路电阻值。测试结果见表3。

表3 方法3测试结果Table 3 Test results of method 3

计算公式如下：

3 方法应用分析及评价

3.1 测试数据分析

（1）梨园水电站500kV GIS断路器导电回路电阻测试中，加上两侧接地开关回路，其三相回路长度基本相同，测试结果也应基本一致。经咨询厂家，结合实际情况，检修规程[2]中规定其三相回路电阻不平衡度（最大值与最小值之差与三相平均值之比）不超20%，且与上次测试值比较应无明显变化。同时按制造厂要求，断路器导电回路电阻预试实测值不超出厂参考值的1.2倍；接地开关未有明确规定，其值在20～60μΩ之间即认为回路电阻合格。

（2）断路器出厂参考值三相均为82μΩ，接地开关参考值在20～60μΩ之间；在采用方法1的测试中，由于带入断路器两侧两组接地开关，回路电阻总和参考值在122～202μΩ之间。虽然方法1的测试结果并未超出参考值范围，但经数据比对，所得结果三相偏差较大，不平衡度达到21.55%，不满足规程规定值要求。各相阻值的增长率也较大，本次测试值A相为161.7μΩ，上次测试值为143.9μΩ，较上次增长17.8μΩ；本次测试值B相为191.5μΩ，上次测试值为172.1μΩ，较上次增长19.4μΩ；本次测试值C相为155μΩ，上次测试值为129μΩ，较上次增长26μΩ。三相回路电阻值与上次相比较，增长都较大，其中C相增长最多，增长幅度超过20%，同样不满足与上次比较应无明显变化的要求。

（3）方法2的测试排除了532317接地开关的影响，回路电阻值的参考值范围在102～142μΩ之间，实测值A相为127μΩ，B相为132.8μΩ，C相为126.3μΩ，测试值在参考值范围，且所得数据相互间最大差值仅为6.5μΩ，所测数据三相间不平衡度为5.05%，满足制造厂和规程要求。

（4）方法3所测回路较多，数据通过计算所得，误差可能较方法2偏大。计算值也是排除532317接地开关回路阻值，回路电阻值的参考值范围在102～142μΩ之间，通过计算得A相为123.15μΩ，B相为138.3μΩ，C相为118.2μΩ，计算所得数值在参考值范围，相互间不平衡度为15.88%，满足制造厂和规程要求。

（5）采用方法1的测试中，B相回路电阻测试值与A、C相比较偏大，当采用方法2和方法3测试后发现 532317接地开关回路电阻异常，判断5323断路器本体回路电阻值合格。同时经咨询厂家得到，该型号500kV GIS接地开关回路电阻分散性较大，范围为20～60μΩ之间，532317接地开关回路电阻满足制造厂要求。方法2和方法3所测结果相比较，A相偏差为3.85μΩ，B相为5.5μΩ，C相为8.1μΩ，所得结果基本相同，数据相差不大。通过测试结果可以看出，导致断路器导电回路电阻偏大的原因是接地开关回路电阻值偏大，但结合厂家所给参考值判断，满足厂家设计要求，判断断路器本身回路电阻值满足要求，可正常投入运行。

3.2 方法应用分析

（1）采用方法1测试所得数据三相不平衡度较大，不能满足制造厂和检修规程[2]的要求；同时测试值代入两组接地开关回路电阻值，所得数据准确性和真实性都下降，对判断的可靠性也降低，会存在误判情况。通过方法2和方法3所测数据与方法1所测数据比较发现，在排除532317接地开关后所得断路器导电回路电阻值三相间偏差明显减小，所得测试结果满足制造厂和检修规程要求。同时方法2和方法3的测试还能计算得出532317接地开关的回路电阻值，使得所测数据更具说服性，更接近断路器导电回路电阻的真实值。

（2）在GIS断路器导电回路电阻的测试中，通过对方法2和方法3所得结果比较发现，两种测试方法所得数据基本相同，证明两种方法都是具有可行性的。从对数据判断角度考虑，还增加了对数据判断的可靠性，使得方法1在GIS断路器测试中的局限性得到补充，为数据判断提供了可靠支撑。方法2和方法3所测数据，排出一组接地开关影响，使得数据准确性，真实性提高，同时还能计算出接地开关的具体数值，更加有利于对数据的分析。从三种测试方法的比较可以看出所测数据受接地开关影响较大，同理在532327接地开关上也会存在阻值分散性较大的情况，从而可判断出断路器本身回路电阻满足要求。在GIS断路器导电回路电阻的测试中，方法2和方法3所测数据更具参考价值，对结果的判断更具合理性、准确性和可靠性。

3.3 测试方法评价

（1）方法1为断路器导电回路电阻测试的常规方法，在敞开式断路器的测试中此方法较为实用，且测试值准确、可靠。由于GIS断路器不可拆解的特殊性，使得回路电阻的测试不能像敞开式断路器一样直接从断路器断口两端进行测试，此方法在GIS断路器的测试中存在一定局限性。由于带入两侧接地开关，使得所测断路器导电回路电阻值的有效性和准确性降低，可能会对所测回路存在误判的情况。方法2和方法3虽然在方法1的基础上增加了工作内容，但同时也增加了所测数据的有效性和准确性，为测试结果判断提供了更加可靠的依据。

（2）GIS断路器导电回路电阻的测试受接地开关回路电阻影响较大，方法1的测试带入断路器两侧的两组接地开关，且接地开关回路电阻没有明确规定值，使得测试准确性降低，数据的合理性也有待考证。当采用方法2和方法3进行测试时，可排除一组接地开关的影响，并且可以计算得到接地开关的具体值，不仅可对接地开关的运行状态做出一个评价，还可对断路器本身导电回路电阻做出较为准确和合理的判断，使测试结果更加可靠。如果停电范围够大，方法2还可以继续延伸至直接测出断路器本身的导电回路电阻值，可完全排除两侧接地开关影响，能最直观、最准确地对断路器导电回路电阻值做出判断。

4 结束语

本文通过对几种测试方法的详细介绍和测试数据对比分析，证实了方法2和方法3在GIS断路器的测试中更加实用，所得结果更具参考价值。在同类型GIS断路器导电回路电阻测试中，当采用方法1所得测试结果不满足要求时，可采用方法2和方法3进行测试比较，这样可排除接地开关影响，更有利于数据分析，同时还可提高所测结果的准确性与可靠性。