回路電阻儀在GIS排故中的應用與改進探討

趙晨陽 吳 昊 盛 吉

國網江蘇省電力公司揚州供電分公司 江蘇 揚州 225000

伴隨著我國城市化的進程加快,大量土地資源被開發利用,使得用地面積日益緊張、征地費用明顯上升,電力設備用地選址難度不斷加大、運行環境也日益復雜。SF6封閉式組合電器(GIS)由于其小型化、可靠性高、安全可靠、安裝維護方便等優點,十分契合當下電力建設的需求,在110 k V及以上變電站中得到了廣泛的應用。同事根據國家有關部門的發展建設戰略,GIS 設備在今后將會被更大規模的使用,運行維護好GIS設備將是供電部門的重要使命。

GIS設備的使用壽命和運行可靠性不僅取決于材料和結構設計,還與運行時的發熱程度有關,而發熱程度很大程度上取決于GIS 設備內部觸頭接觸是否良好。若GIS 設備的接觸電阻增大,將增加設備導體在通電時的損耗,使接觸處的溫度升高,其值的大小直接影響正常工作時的載流能力。精確測量GIS 導電回路電阻,能有效判斷GIS 設備導電回路中有無接觸不良的缺陷,有利于降低GIS 設備發生故障的概率,對電力系統安全運行尤為重要。

1 回路電阻儀在事故判斷中的應用

2017年12月23日,220k V 品祚變＃1主變2601間隔在母線轉換操作(副母轉正母),隔離開關26012為合閘狀態,在隔離開關26011合閘時母聯2610間隔電流互感器檢測到三相不平衡電流。由于故障少見難以判斷具體故障,且處在春節封網期間,為確保修必修好的原則,保障當地電力負荷正常穩定地分配,在聯系廠家后約定2018年春節后停電處理。

2018年3月21日,在反復分合開光和閘刀,對開關閘刀到做了開關特性和回路電阻測試正常后,判斷開關和閘刀均正常無故障,問題出在別的地方,在選取多點進行回路電阻測量后最終確定故障點在母線隔盆與母線的連接處。

表1 品祚變電流不平衡故障原因分析過程中關鍵回路的回路電阻測量數據

2 傳統回路電阻存在的問題

當前在GIS 站回路電阻的測量過程中,一般采用直流壓降法測試儀器,如圖1所示,將電流端子I＋和I－接在被測回路的兩端接地排上,給被測回路提供一個穩定的電流源I(通常為100A 或200A),電流流經被測回路會產生電壓降,再利用電壓測量端子V ＋和V－測量可以得到被測回路兩端電壓V,最后由歐姆定律計算得到回路電阻值：

R ＝V/I

圖1 傳統回路電阻測試儀測量原理圖

該方法為保證測量結果準確可靠,需要拆除兩側接地排的其中一側,消除兩側接地排會形成并聯支路產生分流,以準確測出GIS 的回路電阻,但是拆除接地排存在以下問題：

1)不安全：實際工作環境中通常周圍設備都帶電,特別是220 k V 以上電壓等級GIS 設備,接地刀閘在拆除接地引線后的感應電壓非常高,容易損壞試驗設備,甚至傷害到試驗操作人員;拆解接地刀閘引出導體與接地排之間螺釘的工作量巨大,操作繁瑣、耗時費力,工作效率低下。2)效率低：接地刀閘與接地引線之間由多顆螺栓固定,拆裝工作量巨大,操作繁瑣,并且接線前還須對空間狹小的兩接觸面用絕緣材料將其隔開以保證接地有效斷開;3)留隱患：試驗結束后復接地排時可能會有螺栓復緊不牢固,或者表面沒有進行去氧化處理,將形成不可靠接地,這會使電網安全運行存在較大隱患。

3 GIS回路電阻儀的改進設計

為解決傳統GIS回路電阻測試中存在的問題,可在原有回路電阻儀上稍加改進,使用霍爾元件增加一路電流測試探頭(如鉗形電流表),單獨測量出兩側接地排形成的并聯支路分流I’,使得作業人員可在不用拆除接地排的情況下,通過計算去除并聯的接地支流,得到真實的回路電阻數值：

R ＝V/(I－I’)

圖2 改進型回路電阻測試儀測量原理圖

該方法通過增加一路接地電流測量回路,測量出接地并聯回路的電流,通過電阻儀內部計算機計算得出測量的主回路的精確電阻值,能夠安全、有效、便捷地完成GIS回路電阻測試工作。

4 總結與展望

本文針對GIS設備回路電阻測試的問題,提出了新型GIS回路電阻儀,可有效地解決了GIS回路電阻試驗須拆除接地開關接地引線所導致試驗安全和效率低的難題,不僅能提高了試驗中人身和設備的安全性,而且還能提高了試驗效率。

下一步將結合創新項目,作出具體的回路電阻儀實物,將本文提出的改進方案落地并檢驗其有效性。