開關柜全回路電阻測試方法

保定供電公司 張遠超 薛 強 劉元浩 周開封 佟智勇

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開關柜全回路電阻測試方法

保定供電公司 張遠超 薛 強 劉元浩 周開封 佟智勇

【摘要】通過分析開關柜內一次設備的過熱原因，在單個設備直流電阻測試的基礎上，提出開關柜全回路電阻測試法的概念，并使用該方法測試開關柜內一次設備全回路電阻，判斷全回路內一次設備接觸情況，查找可能存在的過熱缺陷。

【關鍵詞】開關柜；全回路；電阻

引言

隨著電力系統的不斷發展，變電站開關柜設備增長迅速，開關柜內一次設備過熱故障所占設備缺陷比例逐年上升。開關柜長期在高溫度情況下運行容易加速絕緣件的老化，縮短設備接頭使用壽命，嚴重時導致放電事故。

開關柜內一次設備發熱隱患可以通過不停電溫度監測直接診斷，也可以通過停電直流電阻測試間接診斷。開關柜內溫度檢驗方法在實際應用中存在局限性，而傳統的直流電阻測試方法只能測量單臺斷路器或隔離開關的數據。本文提出開關柜全回路電阻概念，探索使用開關柜全回路電阻測試方法判斷開關柜內一次設備過熱缺陷的可行性。

1 開關柜內設備發熱情況分析

開關柜內導體在運行中會產生熱能。根據公式：

式中Q為時間內的發熱量；i(t)為連接頭的負載電流，R為接觸電阻,i為等效發熱電流。可見，在相同的時間內，發熱量是由導體電阻和負載等效電流決定的。當開關柜內導體接觸面電阻異常增大時，會在單位時間內造成明顯溫升，我們稱之為開關柜內設備過熱。過熱會引起設備絕緣急劇下降最終導致放電事故。

開關柜內各部件最大允許溫升見表1。

表1　開關柜各部件最大允許溫升

2 開關柜內發熱診斷檢測技術

開關柜內設備發熱診斷檢測技術根據設備停電與否可以分為停電檢測和帶電檢測，其中帶電檢測包括紅外測溫法、無線測溫法、光纖光柵測溫法等；而停電檢測主要是指在停電條件下對設備進行直流電阻檢測，測溫貼片法由于直接粘貼于開關柜內部導電設備接頭上，在不停電條件下只能通過觀察窗看到有限部位貼片的顏色變化，因而也屬于停電檢測。下面對幾種開關柜內發熱診斷檢測方法分別進行論述。

2.1 紅外測溫法

一切高于絕對零度的物體由于熱運動都會向外發出波段在0.75-100μm的紅外輻射，紅外測溫法就是使用紅外測溫儀測量物體表面紅外輻射能量，將之轉化為電信號并最終換算為被測目標的溫度值的一種測溫方法。紅外測溫法是一種非接觸式測溫方法，可以在滿足不停電工作安全距離的前提下帶電檢測開關柜溫度具備測量范圍廣、精度高的優點。但是使用紅外測溫法只能測量開關柜外殼溫度，如果想診斷開關柜內部元件發熱情況只能采取帶電拆卸開關柜外殼的方法，存在安全風險、可行性低。

2.2 無線測溫法

無線測溫法屬于微電子技術一個創新，它通過無線傳感技術連接各個元件單元，并進行信息傳遞和命令傳輸。開關柜無線測溫法是將專用測溫探頭植入開關柜內部，檢測開關柜內設備溫度，并通過無線傳輸將結果輸出到計算機終端的一種測溫方法。使用無線測溫法測量開關柜內設備溫度具有智能自動化、監測實時化的特點，但是無線感應模塊電源供給方面存在硬傷。使用感應電源，存在電源供給不足問題；而使用電池電源則會嚴重受制于電池質量壽命，難以大面積推廣。

2.3 光纖光柵測溫法

光纖光柵測溫法是基于光纖測溫法的一種改進方法。光纖光柵測溫法的原理是通過光纖傳感器與被測對象相互作用而產生光信息，并經—個或多個光纖引線和信號調節裝置，傳輸光信號完成測量。光纖光柵測溫法優點在于受環境干擾小、測溫精度很高，缺點是成本高，不利于在變電站內推廣使用。

2.4 測溫貼片法

測溫貼片法是利用測溫貼片在高溫下變色的特性，通過定期檢查粘貼在設備接頭的試溫蠟片顏色，來判斷該部位是否存在過熱缺陷的一種測溫方法。測溫貼片法用于檢測開關柜內元件發熱隱患具有前期投入成本低、效果直觀等優點，但也有一定局限性。

a.測溫貼片在某一溫度值發生變色，但是不能反映出設備實際發熱溫度，無法診斷設備發熱劣化程度，對于設備正常發熱與設備缺陷過熱造成的貼片變色難以區分。b.全封閉金屬鎧裝開關柜缺少足夠的觀察孔，無法帶電檢測全部測溫貼片變色情況，而結合其他停電計劃進行檢測會增大工作量、嚴重影響工時進度。

2.5 直流電阻檢測法

直流電阻檢測法是通過回路電阻測試儀，采用100A大電流法直接測量被測設備電阻值來判斷其運行狀態是否會產生過熱一種間接測試方法。由公式：可知單位時間內承受恒定負荷的開關柜內設備異常溫升主要由設備接觸電阻增大導致，因而設備接觸電阻測試結果可以用于判斷設備是否存在過熱。一般來說，單個設備接觸面接觸電阻不應大于20μA。傳統的直流電阻測試法只是測量開關柜內某一元件的接觸電阻，不能用于診斷開關柜內所有一次設備是否存在過熱隱患。

3 開關柜全回路電阻測試方法介紹

開關柜全回路電阻是指在柜內開關、刀閘（手車）均在合閘位置時測得自主變低壓側進線至各線路出線端的回路電阻。

3.1 測試步驟

開關柜全回路電阻測試步驟為：a.將一段母線上所有被測斷路器及兩側刀閘（手車）均置于合閘位置；b.選擇測試基準點,將測試鉗1夾于A相, 將另一測試鉗2夾于待測間隔出線刀閘電纜頭處A相，測試后記錄直流電阻數據，順序進行下一間隔A相測試；c.全部測試后將基準點倒至B相，順序測試所有B相完畢后，再按以上測試順序測試全部間隔C相回路電阻。

具體測試方法見圖1。

圖1　開關柜全回路電阻測試示意圖

3.2 測試結果分析

對經開關柜全回路電阻測試得出的數據結果比對分析如下：

a.將本間隔A、B、C相別回路電阻進行比對觀察有無顯著差異。通過對比同一間隔設備三相回路電阻值，可以判斷出某一相或兩相回路設備是否存在接觸不良，是否可能在運行中發熱。考慮到三相回路中連接設備引線長度的差異，此項工作應比較三相測量結果的數量級，而不是要求三相測量結果完全一致。

b.將所有不同間隔各回路每相回路電阻進行比對觀察有無顯著差異。對回路電阻（最大值-最小值）／最大值≥10%的回路進行進一步檢查直至找出差異點。

表2　東亭變電站10kV開關柜全回路電阻

本步驟所列公式為檢驗各相鄰間隔回路電阻差異性的經驗公式，由于相鄰間隔開關柜所經過的一次電氣元件類似，只有引線長度的差異，故可以用此方法判斷是否存在三相接觸不良過熱情況。

c.對基建安裝投運前已進行測試的開關柜將測試結果和投運前測試的初始值比對觀察直阻變化趨勢對有偏差超過10%的間隔相別進行進一步分段查找。

3.3 案例分析

在2013年預防性試驗工作中，發現110kV某變電站10kV開關柜內一次設備全回路電阻數據異常，選取測量基準位置10kV1號母線進線套管處，具體數據為見表2。

XX變電站設備為2009年9月11日投運的KYN28A-12型開關柜，投運時間較晚，開關柜全回路電阻測試記錄高達到2700μΩ，與出廠數據對比明顯異常。進一步分析發現在532間隔起B相全回路電阻激增，判斷在531至532間母線以及532間隔可能存在接觸面接觸不良。最終經過回路電阻分段測量排查出故障點為532開關柜上方B相母線接頭螺絲未擰緊。

經過現場處理后對開關柜全回路電阻進行復測恢復正常，測試結果見表3。

表3　處理后東亭變電站10kV開關柜全回路電阻

4 結語

本文針對開關柜內一次設備過熱問題，提出了一種利用開關柜全回路電阻測試法，宏觀檢驗整段母線所屬開關柜內一次設備有無接觸不良過熱的方法。此方法能夠結合例行試驗工作，全面排查開關柜內設備過熱隱患，經過現場測試結果與預期相符，認為此方法值得推廣。

參考文獻

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