1 000 kV GIS開關直流電阻測量方法分析

張 偉,薛媛媛

(國網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開關直流電阻測量方法分析

張 偉,薛媛媛

(國網河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定 071000)

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

GIS；開關；直流電阻；電阻測量

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

1 概述

1.1 GIS設備的結構和特點

GIS的導電設備都集成在密封鋁質圓形筒內，并靠筒內的高濃度SF6絕緣氣體來保證導體相間或地之間的絕緣，具有體積小、機構緊湊、幾乎不受環境影響等優點。但是其導電設備由于被氣筒包裹，一旦需要對導電設備進行停電試驗或檢修，則較為麻煩。特別是交流1 000 kV組合電器，其器身龐大，器身內充氣量多，一項普通的試驗檢修就需要動用較大的人力物力。

交流1 000 kV GIS中的開關主要包括5個部分：傳動系統、合閘電阻、主體滅弧裝置、大功率液壓彈簧操動機構以及合閘電阻開斷儲能器。其中，2個完全一致的滅弧單元串在一起共同組成了主體滅弧裝置，各滅弧單元并聯均壓電容; 待合閘電阻開關串聯上合閘電阻之后，主體滅弧裝置才與之并聯;在對合閘實施斷開操作的過程中，2個滅弧動觸頭會被操動機構所牽動，再利用傳動系統來對合閘電阻開關的動觸頭實施制動操作，從而使合閘實現斷開。交流特高壓開關結構示意，見圖1。

1.2 開關直阻測量的基本原理

開關測量直阻是開關例行試驗的一項基本內容，敞開式開關的直阻測量很簡單，只需將開關合上之后，將直阻儀的2個線鉗逐項分別加在開關導電回路的兩側，啟動儀器，即可測得開關回路直阻。而組合電器特別是交流1 000 kV GIS內的開關如果也這樣測量直阻，則需要將GIS內大量的氣體回收，外殼解體，才能接觸到開關的導電回路。這么做雖然直觀但是成本巨大，顯然是不合理的[1]。

圖1 交流特高壓開關結構示意

由于GIS設備是完全密封的，因此無法對開關動靜觸頭之間的接觸電阻進行測量。而回路電阻主要包括三部分，即活動連接電阻、固定連接電阻和導體本身電阻。其中連接處的接觸電阻由于會因接觸表面的狀況、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體本身電阻值要大得多; 而固定連接電阻及導體本身電阻通常都是固定的。因此，測量開關回路的電阻可以將開關觸頭的接觸電阻體現出來。所以，在實際的工程測量過程中，可通過對GIS兩側接地刀閘之間的回路電阻的測量，來對觸頭的可靠性及應用情況進行分析與判斷[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開關直阻的辦法，其原理是將直流電導入被測接觸設備的兩端，此時被測設備接觸部位就會出現電壓降，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備，無法直接在斷口兩端連接試驗設備的測試線，所以，通過GIS開關兩側的接地刀閘組成了一個回路電流，如圖2所示。

這一方法原理簡單，測量準確度也較高，應用的也最為廣泛。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，而且還有可能會對操作人員及設備的安全造成風險。

圖2 直流壓降測量法接線示意

3 不拆頭帶接地點測量法

不用將GIS匯流排的引線及開關兩邊接地刀閘的接地排拆掉，使該接地刀閘處于接地狀態，維持檢修時的安全狀態，此測量方法就叫不拆頭帶接地點測量法。

不拆頭帶接地點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測量與接線方法進行了轉變，其需要實施兩次測量操作，之后再根據相關計算公式來對開關斷口的接觸電阻進行計算。其實驗主要包括兩部分：一是，將接地刀閘操作至合閘部位，而開關及其兩側的刀閘則操作至分閘部位，同時維持原先的安全措施，再將開關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，開關兩邊的刀閘也依舊保持在分閘部位，再把開關轉換至合閘部位，依舊維持之前的安全舉措，把開關兩邊的接地刀閘連接到回路電阻儀的兩端上，從而組成兩個回路，此時可測量出接地網電阻和開關斷口接觸電阻的并聯電阻，最后，通過相關的測算公式即可計算出開關接口的接觸電阻[4]。

此法雖然不用拆除地刀引線，減少了人為操作，但是測量計算步驟較多，計算所得的接地網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的計算公式來對測量所得的實驗數據進行計算，從而計算出開關各相的接觸電阻。

三相直流壓降法的實驗步驟主要包括如下幾部分: 首先，將開關兩側的開關操作到近控，再合上開關；然后，再將GIS匯流排的引線及開關一側的非半幅帶電側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；最后，再利用測量所得的數據以及相關的計算公式來計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的拆除數量、減小測量范圍，而且無需較長的試驗線，同時，還可以直接完成時間機械特性試驗，從而使工作效率實現有效的提升。

5 結論

單相直流壓降法雖然具有較高的準確性，且應用最為廣泛，但是拆除地刀引線增加的操作，可能會對操作人員及設備造成危害，需要的試驗線也較長，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線，且其測量所得結果極易導致出現誤判斷情況，也不推薦首選。三相直流壓降法測量所得的數值雖然高于單相直流電壓降法，但仍未超出標準范圍，且工作量小，測量范圍小，因此，在測量開關回路電阻時，可將改進后的三相直流電壓降法作為首選使用。如若測量所得數據超出了標準范圍，則應當選用單直流電壓降法重新進行測量，而如若測量所得數據未超出標準范圍，則可斷定該開關可正常工作。

[1] 夏小飛.基于沖擊大電流測量開關回路電阻的方法研究[J].電氣技術，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[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[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發展[J].高電壓技術,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管理工作。

TM934.12

B

1001-9898(2017)06-0013-03

本文責任編輯：齊勝濤