云南電網(wǎng)責(zé)任有限公司昆明供電局 李 蓉 楊 超 賀 牧 周 帆 張 慶

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備，對電力系統(tǒng)的安全性有很大影響。高電壓開關(guān)的導(dǎo)通電阻是決定其性能和操作性能的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，有關(guān)國家標準及工業(yè)標準均有明確的要求。循環(huán)線路阻抗試驗是檢驗線路性能和裝置狀態(tài)的一種主要手段，在型式試驗、工廠試驗、保護試驗、線路電阻試驗等方面都有必要進行檢驗。在實際測試中常忽略了測試的電流和周圍情況，準確可靠的斷路器線路的電阻測試，能為制訂科學(xué)、合理的防治危險的對策。

高壓斷路器導(dǎo)電回路的DC電阻主要由導(dǎo)桿電阻、導(dǎo)電與觸頭接頭電阻和動、靜觸頭的電阻等組成。通常在原位使用連續(xù)壓降法，在一段時間內(nèi)，在被測斷路器的電路電阻兩端施加恒定電流。打破開關(guān)表面的氧化膜，準確測量開關(guān)的電路電阻，GD763、BL405等電源標準明確要求回路電阻測試采用不小于100A的直流壓降法，工作電流的最大允許誤差變化不應(yīng)超過。根據(jù)歐姆定律來計算電阻值R=U/I。

1 高壓斷路器回路電阻現(xiàn)場測試方法

500kV高壓斷路器通常由底部操作機構(gòu)、軸絕緣子和頂部滅弧裝置組成，每個滅弧裝置包括兩個陶瓷套管，用于滅弧室和觸頭系統(tǒng)的上下電流通道。斷路器的動觸頭由傳動系統(tǒng)驅(qū)動，完成分合閘過程，中國電網(wǎng)變電站高壓斷路器的導(dǎo)電回路電阻為四級。

1.1 常規(guī)的直流壓降法[1]

直流壓降法是目前應(yīng)用最廣泛、最準確的電路電阻測試方法。其原理是，如果將大于100安培的直流電連接到被測接觸器的兩端一段時間，則在被測設(shè)備的接觸部分會產(chǎn)生電壓降U，將測量被測電路上的直流電流和電壓降。根據(jù)歐姆定律，計算器件直流電路的電阻R=U/It，電路電阻線將通過常規(guī)的直流電壓降法測量。500kV斷路器由兩個斷點R1和R2組成，測量時斷路器兩側(cè)的接地刀開關(guān)應(yīng)分開，電壓測試線用絕緣棒懸在斷路器兩側(cè)滅弧室邊緣，電流測試線應(yīng)用絕緣棒懸掛在電壓測試線外。

導(dǎo)線測試存在以下缺陷：接地刀在兩側(cè)打開時，電弧會感應(yīng)出大量電流。現(xiàn)場測量表明，斷路器法蘭在每個安裝位置的感應(yīng)電流范圍可達數(shù)百安，對測試人員的生命和安全構(gòu)成重大威脅。另外，多余的感應(yīng)電也是測試儀器本身的測試；由于500kV斷路器位置高，試驗電流大、電流線徑大、重量大，現(xiàn)有線路與隔離軌連接困難，周邊設(shè)備繁瑣，危險性大[2]。

1.2 兩端接地測量法

所謂“兩極接地”，即在斷路器兩邊的接地刀開關(guān)沒有被切斷，而接地刀的接地端被接地，從而達到對其進行維修的目的，其工作原理也是以靜壓降為基礎(chǔ)的。但是，測試和連接方式卻在不斷地發(fā)生著改變。采用二次測試法，得到了斷路器的線路阻抗。在此基礎(chǔ)上，通過兩個接地端進行回路的電阻測試，而回路的電阻值則通過兩個地線的方式來進行。采用一根隔離棒將電壓試驗線路吊于開關(guān)的邊沿，電流回路采用了一把地刀扳手，不需要額外的電流回路，并且其感生電壓基本等于0。該方法解決了用直流電壓降法進行電路阻抗的問題[3]，然而該線路采用了接地器和接地網(wǎng)的環(huán)狀電阻器RD相組合。

圖1 高壓斷路器

電壓開關(guān)狀態(tài)對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定有著重要的作用?？諝猸h(huán)阻是衡量開關(guān)工作狀態(tài)和工作狀態(tài)的一個關(guān)鍵參數(shù)，其好壞將直接關(guān)系到開關(guān)在負載負載額定工作時的溫度和短路時的熱力學(xué)穩(wěn)定。從而會對開關(guān)開關(guān)的可靠、安全產(chǎn)生一定的不利作用。在工廠測試、型式測試以及斷路器的防護測試中，百分數(shù)環(huán)阻測試項都有清楚的規(guī)定。利用斷路器的回路電阻，可以對觸點的磨損情況、觸點狀態(tài)進行評價，從而對觸點的壽命進行了一定的估計。

當(dāng)開關(guān)在關(guān)閉時，開啟接地刀一側(cè)即可測出高壓開關(guān)的環(huán)阻，而回路的阻值則采用靜電壓降法進行。但按照國家有關(guān)法規(guī)，接地刀的施工需要上報公司的批準，施工程序復(fù)雜，現(xiàn)場檢測工作效率低下。結(jié)合現(xiàn)場實測要求，結(jié)合高壓開關(guān)的構(gòu)造特性，提出了用兩頭接地技術(shù)進行線路檢測的方案。該試驗方案能很好地適應(yīng)實際的要求[4]。

回路電阻是衡量開關(guān)工作狀態(tài)和工作狀態(tài)的一個關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，常規(guī)的測量方式必須在開關(guān)的一端開啟一個接地刀，而且要在野外進行，必須等待發(fā)送者的同意才能進行。針對高壓開關(guān)在野外測試中的應(yīng)用，本文介紹了用兩頭接地技術(shù)進行線路電阻測試的測試和實驗。并從其構(gòu)造特性出發(fā)，對其變形進行了研究，并將其與常規(guī)實驗結(jié)果進行對比。最后，通過對地電阻測試技術(shù)的分析，認為該測試方法能夠充分地適應(yīng)成形過程的要求。

通過野外實測，發(fā)現(xiàn)地漏接地器和接地線的阻值不一致，其原因是接地器的接地器與接地線的接觸面是否正常。從R、R4、RI三個數(shù)值來分析，發(fā)現(xiàn)地漏電流與接地線的移動電阻是斷路器的4000多倍。在斷路器的觸頭接觸條件下，采用傳統(tǒng)的接線方式，其測量結(jié)果必須與設(shè)計值相近，再由這兩個端子來測取電路的阻抗t。通過對5個500kV高壓開關(guān)的線路進行了雙端點接地試驗，并對其進行了測量和分析，并對所引起的回路及線路的故障進行了分析。試驗結(jié)果顯示，利用雙頭接地技術(shù)進行環(huán)線電阻的試驗，其誤差達到0.001%（在工程中的規(guī)定不超過0.05%)，基本能達到工程應(yīng)用的要求，斷電的次數(shù)也會縮短。

回路電阻測定儀是變電所常用的一種測量方法，它是利用四線制式的電壓和電流來精確地測量高低壓開關(guān)電路的電路電阻。該裝置采用一種高頻率的功率轉(zhuǎn)換開關(guān)，經(jīng)過整流后將其轉(zhuǎn)換成10。回路電阻試驗機的內(nèi)部取樣電路對輸入的電壓進行采集，并將其內(nèi)部的電流進行變換，經(jīng)由A/D放大器進行放大，再由單芯片通過運算運算得出該回路的阻抗，即所謂的試驗原則。S表示在高電壓開關(guān)兩端的壓降，為高壓斷路器的回路電阻，uR和RR分別為回路電阻測試的內(nèi)部壓降和標準分流電阻為流經(jīng)分流器的回路和斷路器的試驗電流帶有高壓。根據(jù)串聯(lián)電路，電流相等的傳統(tǒng)方法測量高壓斷路器回路電阻時，線電壓和電流線按四線法連接到高壓斷路器的兩側(cè)。當(dāng)斷路器斷開時，將接地刀的一側(cè)打開，將接地刀的一側(cè)接地，同時采用靜壓降法進行測量。

當(dāng)斷路器兩端接地時，以下因素將會對回路的電阻進行測量，從而提高其對短路電阻的檢測精度，而對其進行檢測時，由于其對電壓、電流的阻值等因素的作用，無法在標準值中引起爆炸，因此需要采用相應(yīng)的方法加以解決。通常AP具有較高的輸入阻抗值，僅流過R、Rx和Gen，無電流時，其壓力下降為0，而AP的輸入電壓即為具有抵抗R和Rx作用的兩個端子。高壓開關(guān)在合上時，包括接地網(wǎng)，開關(guān)，電纜和高壓開關(guān)，液體和液體都是完整的。若接地線的接線不佳，則接地線的阻值增大，則接地線的轉(zhuǎn)換率減小，則接地線的轉(zhuǎn)換率較低。由于工作頻率信號造成的EMI會對測量的準確率產(chǎn)生一定的影響，而對于工作頻率的干擾，則會造成一定的誤差。

1.3 —端接地測量法

測量端子接地的一種方法，是將一側(cè)的接地閘刀開關(guān)D轉(zhuǎn)動（通常將接地閘刀開關(guān)在遠離連桿的一側(cè)），將接地閘刀開關(guān)留在另一側(cè)。斷路器的回路電阻值可通過單次測量獲得。斷開斷路器一側(cè)的接地閘刀開關(guān)和另一側(cè)的接地閘刀開關(guān)，用絕緣棒懸空滅弧室邊緣電壓，采用接地刀的方式將電流線的一邊用作電流環(huán)。把電線吊在試驗線上，用一根絕緣桿把它吊在另外一邊。該試驗機解決了在試驗室中使用的電感及試驗設(shè)備存在的安全性隱患，并能有效地減少導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的聯(lián)接，從而使試驗結(jié)果更加精確、可靠。

在大修前測試中，分別使用了常規(guī)的直流壓降法、兩端接地法、一端接地法等方法對500kV開關(guān)進行了現(xiàn)場測試。對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和比較，使用相同的測試工具，采用三種不同的接線方式預(yù)測斷路器的回路電阻測試。三種測試方法的測試結(jié)果均在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，最大偏差小于5%，滿足現(xiàn)場測試要求。兩端接地測量方法的測試結(jié)果低于其他兩種測試方法的測試結(jié)果，主要原因是測試電路中地網(wǎng)電路電阻并聯(lián)。盡管試驗的結(jié)果符合規(guī)范要求，但無法確保實際儀器的實際數(shù)據(jù)也符合規(guī)范要求，從而造成了單方向接地的計量誤差。與傳統(tǒng)的直流壓降法相比，該法的測量結(jié)果和測試數(shù)據(jù)無明顯變化，數(shù)據(jù)正確可靠，這種方法克服了測試人員原位混合的潛在風(fēng)險。同時，現(xiàn)場有線連接簡單，可以滿足現(xiàn)場測試的要求。

2 影響因素及因素敏感性分析

從測試電路可以看出，測試數(shù)據(jù)包括導(dǎo)體電阻、固定接觸面面電阻、活動接觸面電阻的靈敏度分析如下。

2.1 導(dǎo)體電阻

導(dǎo)體材料、導(dǎo)體幾何特性（包括面積、長度、形狀）和導(dǎo)體溫度等因素都是影響導(dǎo)體電阻的主要因素，它的DC電阻和溫度之間的函數(shù)是：Ra=KR，如果材料是銅的話，從公式中可以看出，當(dāng)加熱的時候它的直流電阻會增加。在t1=25度時，這是一個特殊情況：當(dāng)t1=25度、t2=35度時，該因子K為I.04，該變量又被加權(quán)得到。在試驗期間其溫度是恒定的，電阻也是比較穩(wěn)定的。

2.2 固定接觸面接觸電阻

靜止接觸面的電阻器由兩個部件組成，中央電阻器和表面電阻器。集中電阻器是指在導(dǎo)線上因?qū)Ь€的不同而引起的電流線路變化所引起的阻值。其主要因素為材料、連接面面積、接觸壓力、接觸表面的污染，在使用過程中，已確定了材料、接觸面面積等，并采用螺栓連接，接觸壓力相對穩(wěn)定，試驗夾壓力也比較平穩(wěn)。接觸表面的污染也是一種漸進的，這兩次的間隔時間的測定這一局部的阻值可以看作是一個常量的。

2.3 活動接觸面接觸電阻

有源接觸面上的同心電阻器和表面電阻器，其中心電阻器比較平穩(wěn)，但是其表面的電阻率是反應(yīng)面的數(shù)值。由于工作面的接觸壓強不穩(wěn)，因而產(chǎn)生了不穩(wěn)定的數(shù)值，因此可以把整個線路的電阻與元件的觸點電阻相等[5]。因此，《電力設(shè)備保護試驗規(guī)程》要求對接線線路的電阻值進行檢測，并對其進行了詳細的研究。摩擦?xí)菇缑嫔系拿呍黾?，使界面更加的粗糙，使界面的有效接觸區(qū)發(fā)生變化，這將導(dǎo)致其在地面上的阻力發(fā)生改變。

接觸彈性因長期使用而產(chǎn)生的金屬應(yīng)力，其在不同的接觸壓力下會產(chǎn)生拉力，從而改變其表面的電阻。接觸面的磨耗超出了開關(guān)的解鎖量，從而使得接觸面無法達到標稱的壓力，從而引起了表面的電阻改變。由于接觸器被電弧破壞，使其在平面上的壓力增大，使導(dǎo)電性能發(fā)生改變，從而引起了表面的電阻值的改變。由于真空不充分，接觸點會受到電熱的作用，從而導(dǎo)致接觸面發(fā)生氧化，從而產(chǎn)生氧化層，造成了表面的電阻改變。其它一些會引起表面的污染，因此會引起表面的電阻改變。

3 結(jié)語

總而言之，斷路器的回路電阻測試是在現(xiàn)場進行的，現(xiàn)場測試接線非常重要。通過對斷路器回路電阻場測試接線方法的對比和理論分析，得出單端斷路器回路電阻場測試法接線簡單，測試人員操作風(fēng)險低，測試數(shù)據(jù)準確可靠。