长距离气体绝缘输电线路（GIL）回路电阻测试方法研究

长距离气体绝缘输电线路（GIL）回路电阻测试方法研究

许小梅屈文锋赵春梅王中辉

（中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443000）

摘要：长距离气体绝缘输电线路（GIL）回路电阻值是表征导电回路连接是否良好的一个重要参数。本文研究了目前GIL回路电阻测试的主要方法——传统测试法和相间辅助法，对比了各类方法的优势劣势，最终得出了可优先采用单相辅助法的结论，并有针对性的提出了GIL回路电阻测试的改进建议。

关键词：长距离；气体绝缘；输电线路；回路电阻；测试

一、引言

GIL全称为气体绝缘输电线路(GasInsulatedTransmissionLines)，是一种外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备，与传统输电线路相比，GIL具有电能损耗小、安全可靠性高、输电容量大、运行维护工作量小、使用寿命长、对环境无影响、节省空间等优点。

GIL多应用于较长距离大容量输电，经过将近四十年的发展，技术日趋成熟，目前国内外安装总长度已超过300km。且根据工程需要，长距离GIL应用也越来越广泛。国内长距离GIL应用主要有:拉西瓦水电站、岭澳核电站、江苏田湾核电站、四川锦屏梯级电站、溪洛渡水电站等厂站的输电线路，这些电站的GIL单相长度为几百米不等；而在建的世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高的超长距离特高压GIL工程——1000kV交流特高压苏通（江苏至南通）GIL单相长度更是超过5800米。

GIL的通流导体常为高导电率的铝合金管，连接方式主要有螺栓连接与插接两种方式。其外壳为铝合金，外壳的连接采用法兰连接或焊接两种方式。为监测GIL导体回路连接是否良好可靠，在GIL设备的安装及运行中，均需对其回路电阻进行测量。后文以某电站GIL为例进行长距离气体绝缘输电线路回路电阻测试方法研究。

二、测试原理

回路电阻值是表征导电回路连接是否良好的一个重要参数，若回路电阻超过规程规定值，则很可能是导电回路某一连接处接触不良造成的。在正常大电流工作的情况下，接触电阻的异常不仅会带来大量的能量损失，更会导致接触不良处的局部温升增高，严重时甚至引起恶性循环，造成氧化烧损。因此，对GIL回路电阻进行测量尤为重要。

根据电力设备预防性试验规程《DL/T596-1996》的要求，各种开关设备的导电回路电阻测试，应采用直流压降法，其测试电流不得小于100A，被试设备一端可接地，且被试设备两端的电流电压测试线宜分开测取。

直流压降法测试原理见图1，其充分利用欧姆定律，在被测回路中通以直流电流时，在回路电阻上将产生电压降，测出通过回路的电流值与电压值，便可计算出回路电阻值。目前回路电阻的常规测试方法为采用智能化的回路电阻测试仪进行，既准确又方便。某电站GIL回路电阻测试采用的即为直流压降法，在GIL导体施加的电流为200A。

图1直流压降法测试原理图

三、测试方法研究

某电站GIL为三相独立式结构，一端与GIS相连，一端通过套管与电力系统相连，单相长度在551米至634米之间。某电站左岸GIL与电力系统架空输电线路通过出线套管直接相连，仅在GIL出线套管与引线之间断开连接的情况下，GIL才能与电力系统隔离。某电站右岸GIL出线套管外侧设置有隔离刀闸，在GIL检修时可通过断开隔离刀闸完成GIL与电力系统的隔离。某电站GIL出线与GIS开关站连接部位位于390m高程地下厂房GIS室，GIL出线与电力系统连接部位位于870m高程出线场区域，两端落差大。根据某电站设备的特殊情况，目前其GIL回路电阻测试主要有传统测试法与相间辅助法两种。

1.传统测试法

传统测试法即在GIL两端直接接取试验线进行测试。因GIL单相距离过长，使用传统测试法进行GIL回路电阻测试时，需施放专用的电压测试线以从出线套管处引取电压信号。电流则通过在出线套管侧对GIL进行接地形成测试回路，接地线需选择足够载流能力的导线，保证短时承载200A电流的能力。传统测试法接线见图2。

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图2传统测试法接线图

为保证线缆施放的可操作性，该专用试验线多为小截面线缆。且为保证设备的正常运行，施放的GIL回路电阻电压测试线在出线场端位于出线塔楼，在GIS室位于竖井底部，该两处位置分别与出线套管和GIL与GIS连接处存在一定距离。在GIL回路电阻试验时，需将该两处电压试验线牵引至对应位置，需消耗一定人力，而在多次往复的牵引过程中，试验线可能会存在绝缘破坏的现象，甚至出现导线断裂的现象。试验线的这些现象可能导致无法准确测取到出线套管处的电压信号，而故障的排查需要一定的时间，这些都给GIL回路电阻测试带来一定影响。

该方法在试验前需施放专用的电压测试线，在确保测试线完好的情况下，该方法较为准确可靠、重复性好，但电压测试线的施放需消耗大量的人力物力，且现场试验工作量相对较大。

2.相间辅助法

为减少现场试验的工作量，考虑采用相间辅助方法对GIL进行回路电阻测试。相间辅助方法是在不单独沿GIL施放试验测试线的情况下，充分利用独立的三相GIL导体，将GIL导体作为试验测试线，利用GIL三相导体中的非被试相作为相应测试回路。

相间辅助方法又根据辅助相数的差别分为两相辅助法与单相辅助法。

2.1两相辅助法

两相辅助法是利用GIL三相导体中的其余两非被试相分别与被试相形成电流回路与电压回路，在GIL出线套管处进行相与相之间的短接，其中共用回路的那一相即为被测试相。电流短接线需选择足够载流能力的导线，保证短时承载200A电流的能力。两相辅助方法测试接线见图3。图3所示为用两相辅助法进行A相GIL回路电阻测试，在GIL两端电流、电压测试线均能够分开。

图3两相辅助法测试接线图

该方法适用于GIL两端均能与接地系统分开的情况下。而对于某电站左岸系统，将GIL导电回路与接地系统分开的唯一方法是将出线套管与引线之间的连接断开。出线套管断引向调度申请较为困难，拆除高压引线需要用升降车、吊车，工作量大，拆接时间长，耗资大，且对人身及设备安全均构成一定威胁。回路电阻测试允许测试回路一端接地，考虑出线套管处不断引，采用两相辅助方法进行GIL回路电阻测试。出线套管处不断引可大大提高试验工作效率，节省人力、物力，减少停电时间。

根据设备技术规范知GIL导体电阻为6.24μΩ/m，由GIL单相导体的长度可知，在不考虑外界所有因素影响的情况下，纯GIL导体的回路电阻理论值在3.43mΩ至3.96mΩ之间。而某电站左岸系统至换流站的线路长度为77千米，架空线路的电阻值远远大于GIL的回路电阻值，故GIL与电力系统相连一侧接地不打开对GIL回路电阻测试结果的影响可以忽略，即两相辅助法对于仅通过出线套管直接与架空线路相连的GIL回路仍然适用。

两相辅助法试验结果准确，试验接线较为简单，但试验过程中需频繁进行测试短接线的倒换，且一旦试验后放电不充分，在进行电流短接线倒换时，人员有触电的风险。

2.2单相辅助法

为简化试验接线，避免试验过程中频繁倒线换相，可采用单相辅助法进行试验。即电流回路可仅通过一相GIL形成回路，而电压回路仍使用另一相GIL导体辅助。此时GIL一端需接地，并将试验仪器的电流回路负极性端子直接与地网相连以形成电流测试回路。在此过程中需特别注意，必须保证接地线能短时承载200A电流。单相辅助方法测试接线见图4，图4所示为使用单相辅助法进行A相GIL回路电阻测试，其余相与之类似。

采用单相辅助法进行测试时，因电压短接线线径较小，其阻值远远大于接地短线阻值，即电流通过接地短线直接流入大地，可排除相间可能存在的相互影响。在GIL一端接地不能打开的情况下，该方法比两相辅助法更为实用。

采用单相辅助法时，试验结果准确可靠、重复性好，试验接线简单安全，不需要频繁的倒换较粗的电流短接线。

值得注意的是，无论采用何种测试方法，由于GIL除套管外没有别的导电部分外露，因此在GIS室GIL与GIS连接侧，试验接线只能从接地刀闸处引取。为排除接地刀闸接触电阻的影响，可通过在不同的接地刀闸处引取试验接线，将电流电压测试线分开。进行GIL回路电阻测试时，GIS室出线隔离刀闸需合闸，用于GIL回路电阻测试的接地刀闸需合闸并将接地连片打开，为排除接地刀闸二次插把与微动开关二次线管可能导致的接地，试验前需将二次插把拆除，同时将二次线管外壳与地刀机构用绝缘材料进行隔离。

图4单相辅助法测试接线图

四、总结与建议

无论GIL是否一端接地，传统测试法与相间辅助法均适用，且测试结果可基本保证一致。但传统测试法需在前期进行专用试验线的敷设工作，工作量相对较大。从试验过程来说，传统测试方法需频繁牵引较长的试验接线，两相辅助法需频繁倒换电流、电压线，而单相辅助法仅需进行试验电压线的更换，后者工作量更少、安全性更高。综上，GIL回路电阻的测量，可优先采用单相辅助法。当对试验结果有疑问时，可对GIL出线套管进行断引复测，以排除不必要的干扰。

由于长距离气体绝缘输电线路其导体是由多段导体连接而成，导体连接部位其接触电阻不应超过同长度导体电阻的1.2倍，而上述两种方法的测量结果均为整条GIL的回路电阻值，无法直接对其接触电阻进行判断，故建议长距离气体绝缘输电线路可在中间部位合理设置试验测量抽头，以便更为准确地判断导体连接的可靠性。

从目前国内已投产运行的长距离输电线路来看，其与电力系统的连接主要有两种情况。一种是作为发电厂的电力外送线路，该GIL一端与GIS相连、一端通过出线套管与电力系统直接相连。另一种是作为电网的电力传输线路，该GIL一般两端均通过套管与变电站相连。通过对某电站GIL回路电阻测试方法的研究发现，长距离气体绝缘输电线回路电阻的测试采用单相辅助法，在保证试验结果准确的前提下可大大节省工作量、提高工作效率。而随着技术的进步，长距离甚至超长距离气体绝缘输电线路成为趋势，试验专用测试线的施放变得不可行，传统测试方法必将被淘汰。

参考文献

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