带地刀测量高压断路器回路电阻方法探析

带地刀测量高压断路器回路电阻方法探析

林伟强

（广东电网韶关始兴供电局广东省韶关市512500）

摘要：在断路器预防性试验中，测试回路电阻时需临时拉开断路器两侧接地刀闸，使被试设备暂时失去接地保护，给试验过程中带来不安全因素及增加了操作时间。本文探讨了在断路器两侧地刀拉开与合上时，对回路电阻测试数据的影响，提出了在误差范围内不拉地刀测试回路电阻的试验方法，从而节省试验用时，提高工作效率。

关键词：断路器；回路电阻；提高效率

一、引言

断路器作为电力系统中电能分配调度和保护控制的核心设备，其运行的安全可靠性直接影响到整个电网系统的供电水平。断路器导电回路接触良好是保证断路器安全运行的一个重要条件，导电回路电阻增大，将使触头发热严重，造成弹簧退火、触头周围绝缘零件烧损，当回路电阻超标切断短路电流时，造成断路器故障。

断路器导电回路的电阻主要取决于断路器的动、静触头下的接触电阻，接触电阻的存在，增加了导体在通电时的损耗，使接触处的温度升高，其值的大小直接影响正常工作时的载流能力，在一定程度上影响短路电流的切断能力。通常在预防性试验中多采用压降法来测量断路器回路电阻，即在被测回路中，通以直流电流时，在回路接触电阻上将产生电压降，测出通过回路的电流值以及被测回路上的电压降，根据欧姆定律计算出接触电阻，其中回路通入的直流电流值不小于100A，测量表计等的精度不低于0.5级。

测量回路电阻前因工作票要求的安全措施需要，断路器两侧接地刀闸是处于合位的，这样在测量时就需拉开，增加了值班人员的操作时间，且更换试验接线时，由于失去两侧的接地保护，也使操作人员暴露在不安全的风险因素当中。本文将探讨使用不拉接地刀闸进行回路电阻测量的方法。

二、测量方法分析

一般，测量断路器回路电阻的电路如图1，测量原理如图2所示。

使用直流压降法测试时，由于回路电阻值很小，都是μΩ数量级，所以电压表V内阻远远大于此值，故导电回路电阻值R=U/I。

（1）按图1原理测量接地回路电阻R1

将断路器DL置于分闸位置，隔离刀闸XD1，XD2置于断开位置，接地刀闸DD1，DD2置于合闸位置，用回路电阻测试仪测量接地回路电阻，即测量从开关进线端经接地刀闸DD1、地网、接地刀闸DD2到开关出线端的回路电阻，记为R1。

（2）测量开关断口与接地回路的并联电阻值R2

合上断路器，于是构成了两个回路，由回路电阻测试仪输出的电流I就分成了I1和I2两部分，其中I1是流过断路器断口的电流，I2是流过接地回路的电流，这样就用回路电阻测试仪测出断路器断口接触电阻R和接地回路电阻R1的并联电阻R2，由并联电阻公式计算得断路器断口接触电阻R为：

R=R1*R2/（R1一R2）-----公式1

三、测量误差分析

对于接地回路电阻Rl，可能比较大，也可能比较小，下面分两种情况来分析Rl对测量结果的影响。

（1）当R1<2000μΩ时。Rl和R2均可由回路电阻测试仪直接测量得到，将所测结果代入公式1中就可得到准确的断路器回路电阻R（因实际测试中没出现R1<2000μΩ情况，故此情况不作详细讨论）。

（2）当Rl>2000μΩ时。目前使用的回路电阻测试仪最大量程大都是2000μΩ，当超过2000μΩ时无法测出。下面就分析当Rl>2000μΩ时忽略R1对测量结果R的影响。

设断路器断口的准确接触电阻值为R，接地回路电阻值为R1，并设测得的并联电阻值为R2，则：

R2=R1*R/（Rl+R）-----公式2

假如忽略接地回路电阻R1的影响，则测量误差η为：

η=（R一R2）/R-----公式3

将公式2代入公式3得：

η=R/（R1+R）-----公式4

一般来说，大部分高压断路器主回路电阻R≤40μΩ，若按回路电阻侧试仪能测出的最大接地回路电阻R1=2000μΩ和R=40μΩ代人公式4中，则得η≈2%，这就是说，在R1=2000μΩ情况下，当回路电阻刚好为满足要求的40μΩ，且接地回路电阻也刚好为测试仪能够测出的最大值2000μΩ时，若忽略接地回路电阻，将得到最大误差约为2%。对回路电阻测试最大误差为2%是允许的，这个误差完全可以忽略不计，也就是说，当用回路电阻测试仪测量接地回路电阻超量程时可完全忽略接地回路电阻对主回路电阻测量的影响。

四、实测数据分析

为验证理论计算误差与实际应用中的实测值是否一致，我们在日常预试中特选取了三个变电站的三种不同型号共六台开关进行测试。测试断路器分合三次后，消除开关触头氧化膜的影响，保持在合闸位置。为保证数据准确，测试过程电压夹、电流夹均在同一接线位置进行。当断路器两侧地刀在合位时，测量断路器断口接触电阻R和接地回路电阻R1的并联电阻R2，而后拉开断路器两侧地刀，测量断路器断口接触电阻R。测试采用同HL-IIIA型回路电阻测试仪，输出电流为100A，最大测量值为2000μΩ，超过此值将显示电阻太大。因没有用专门仪器测试进行接地引下线导通测试，故而现场直接用回路电阻测试仪测得接地回路电阻Rl，测得值均显示电阻太大，超出2000μΩ，因此可忽略R1的影响。

由于回路电阻一般都在微欧范围，阻值很小，每次测量受不同因素影响（包括测量仪器准确度引入的不确定、测量仪器分辨率引入的不确定、测量仪器输出电流波动引入的不确定度、测量重复性引入的不确定），因此每次测量结果都是不同的，根据仪器校准证书所提供的测量结果相对不确定度Urel=0.08%，包含因子K=2，每次测量的扩展不确定度U=读数*Urel*K=读数*0.08%*2。

将所测数据代入公式3计算误差，数据如下表：

由表中可看出，由仪器不确定性产生的影响在0.05-0.12μΩ之间，对测试结果影响微乎其微，几乎可忽略不计。35kV罗坝站的ZW18A-40.5型户外断路器，及110kV司前站的ZW7-40.5户外真空断路器，误差η≈2%符合理论设定值；35kV马市站的LW3-10II为室外构架式SF6型断路器，没有地刀设置，现场为断路器两侧装设接地线各一组，且为运行17年的老站，地网腐蚀较严重，实际接地回路电阻Rl应远大于其他两个站，相对于断路器本身的回路电阻R可视作无限大，故而测得的并联接地电阻值R2较其它两个站的接近于R。以上测试结果符合仪器本身的测试精度设定±（读数*0.5%±2μΩ），根据电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011规定，敞开式断路器的测量值不大于制造厂规定的120%，本方法亦完全符合规程上对断路器回路电阻的测试要求。

根据现场测试数据分析可初步总结出规律，当地网接地电阻越大（即Rl》2000μΩ），用带地刀测试回路电阻法测出的误差η就越小。亦即当用回路电阻测试仪带测量接地回路电阻超量程时，可完全忽略带地刀测试时所带来的误差。

五、结论

本文提出的此种方法完全可以达到带地刀或者接地线而进行高压断路器回路电阻测量的目的，并且实际得知测量误差能够满足测试要求，能在保证安全作业的前提下节省试验用时，显著提高试验效率。

参考文献：

[1]甘肃省电力工业局.电气试验[M].中国电力出版社出版社，2004.

[2]陈天翔.王寅仲.电气试验[M].中国电力出版社，2007.

[3]赵飞.回路电阻测试在开关柜例行试验中的应用探讨[J].劳动保障世界，2015.

[4]薛强.开关柜全回路电阻测试在预防性试验工作中的应用[J].电子世界，2013.