浅谈GIS回路电阻在测量中存在的问题

浅谈GIS回路电阻在测量中存在的问题
刘源清
【摘要】近年来GIS得到越来越广泛的应用,测量其导电回路电阻可以发现GIS设备导电回路中有无接触不良的缺陷,为了检查GIS制造、安装、检修质量和运行中的健康水平,在出厂试验、交接试验和预防性试验中,都规定了必须测量导电回路的直流电阻,但在现场测量GIS导电回路电阻时存在许多问题.文章就存在的问题进行分析总结,并提出合理化建议.
【期刊名称】《沿海企业与科技》
【年(卷),期】2012(000)007
【总页数】5页(P89-92,88)
【关键词】GIS;回路电阻;问题分析
【作者】刘源清
【作者单位】广东电网公司东莞供电局,广东东莞,523000
【正文语种】中文
【中图分类】TM934.1
GIS（gas insuiated metal enclosed switchgear）系指气体绝缘金属封闭开关设备，它是由断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管和母线等元件直接联结在一起的组合电器。

由于GIS具有结构紧凑，占地面积和空间少，运行安全可靠，安装、维护工作量小等优点，近年来得到越来越广泛的
应用。

开关导电回路电阻是开关预防性试验的主要项目之一，若GIS设备的接触
电阻增大，增加了设备导体在通电时的损耗，使接触处的温度升高，其值的大小将直接影响正常工作时的载流能力,而测量导电回路电阻可以发现GIS设备导电回路
中有无接触不良的缺陷。

因此，为了检查GIS制造、安装、检修质量和运行中的
健康水平，在出厂试验、交接试验和预防性试验中，都规定了必须测量导电回路的直流电阻。

现时用于回路电阻测试的测试仪，其工作原理是直流压降法。

对被测电阻施加直流电流，所加的测试电流为能自动恒定的100安培直流电流，其两端的
压降经测试仪内部采样换算后，电阻值直接由数字形式显示。

笔者结合自身多年的现场工作经验，针对出厂、交接验收及现场测量导电回路电阻过程中存在的问题进行分析。

一、测量方法
测量前，首先将GIS设备的隔离开关分开，与带点部分保持有明显的断开点；其次，将开关及开关两侧接地刀闸合上；再次，将接地刀闸导体引出端与地之间的连接铜排拆除；最后，将回路电阻测试仪夹分别夹在开关两侧接地刀闸的导体引出端，分相进行测量。

图1 接地刀闸引出导体与GIS设备外壳绝缘
1.测量图1中的GIS开关回路电阻时，由于接地刀闸引出导体与GIS设备外壳绝缘，其等值电路图如图2所示，测得的Rx为开关、接地刀闸1及接地刀闸2的总电阻。

图2
由于测得的Rx为开关、接地刀闸1及接地刀闸2的总电阻，对于接地刀闸接地引出方式是经瓷套引出GIS设备，在预试中，为了便于我们测量Rx时有依据进行比较，要求厂家提供测量Rx出厂试验数据及安装施工队提供测量Rx交接试验数据。

图3 接地刀闸引出导体与GIS设备外壳无绝缘
2.测量图3中的GIS开关回路电阻时，由于接地刀闸引出导体与GIS设备外壳没绝缘，其等值电路图如图4所示，开关、接地刀闸1及接地刀闸2的总电阻Rx与GIS设备外壳Rw形成并联回路。

对于接地到闸接地引出方式没有经瓷套而直接与GIS设备外壳相连接引出的GIS 设备，由于开关、接地刀闸1及接地刀闸2的总电阻Rx与GIS设备外壳Rw形成并联回路，在开关两侧接地刀闸的导体引出端测得的回路电阻，较开关、接地刀闸1及接地刀闸2的总电阻Rx偏少很多。

因此，要求厂家改为经瓷套引出方式，对于改为经瓷套引出方式的GIS设备，和图1中测量Rx时一样，要求厂家提供测量Rx出厂试验数据及安装施工队提供测量Rx交接试验数据。

二、存在问题分析
（一）GIS接地开关导体引出没能与外壳绝缘
GIS回路电阻主要是通过接地开关回路进行测量的。

一些GIS设备接地开关的导体引出与GIS设备外壳绝缘，可以拆除引出导体与地之间的连接铜排，此种设计方便进行回路电阻测量试验；而有些GIS设备接地开关的导体直接与GIS设备外壳相连接，没有可拆除的连接铜排，这种设计对回路电阻测量造成很多不便。

在测量该类型GIS设备回路电阻时，首先要测出GIS外壳的电阻R1，再测出导体与外壳并联后的电阻值R0，再计算主回路的电阻R：
在实际测量时很难保证每次测量点是否一致，且其测量结果会受很多因素影响而很难判断是否合格，对于三相共壳的GIS设备就更难判断了。

以下是某110kV变电站三相共壳GIS间隔（如图5）预试时模拟接地开关导体与地之间的连接铜排在拆除及不拆除两种情况下的试验数据。

图5 102间隔接线图
由以上数据根据公式（1）计算出102开关三相并联值为54.67μΩ，单相值按电
阻并联公式计算为164μΩ。

表1 102间隔测量数据测量位置设备状态测量数据外壳 102、102B0、102T0分闸 571.9 μΩ 102开关与外壳并联 102、102B0、102T0合闸 49.9 μΩ 102开关
A相102、102B0、102T0合闸，拆102B0接地连接铜排145.7 μΩ
表2 相同温度下数据比较（以A相为例）技术要求值计算值偏差实测值偏差交接值偏差128 μΩ 164 μΩ 28.1% 145.7 μΩ 13.8% 134 μΩ 4.7%
从以上数据可看出，当接地开关导体没有与外壳绝缘的情况下，通过计算方法测量的计算值和实测值相比误差太大，容易出现误判断。

（二）出厂试验没有按最小区间测量
广东电网公司《关于加强GIS设备监造及安装验收管理的通知》中特别强调生产
厂家要对各部分的回路电阻、总体回路电阻，尤其是母线的导电电阻进行测量。

我们在出厂验收时发现有的厂家在出厂试验时能认真执行，对相关区间、相关单元、总体回路等的主回路电阻都进行测量，试验数据完备；而有的厂家却只测量相邻间隔间总体的回路电阻，远远不能达到我们的要求。

如出厂时不按最小区间测量，根本无法准确检验每一部件的安装质量，因为总回路电阻等效于多个设备的接触电阻串联，若其中一个接触电阻远大于技术要求值，另一接触电阻远小于技术管理值，串联后总电阻值亦可能合格，总回路电阻的测量值便无法反映各个串联部件的接触状况，也就无法检验安装质量，在交接试验和预防性试验时也无法进行数据比较，无法保证设备的安全运行。

（三）厂家技术要求值未按型式试验值制定
GIS回路电阻进行出厂试验的目的是检验出厂设备是否与进行型式试验的样品一致，从而保证长期载流和短时通过极限电流的性能。

GB11022规定：对于出厂试验，主回路每极直流电压降或电阻的测量，应该尽可能在与相应的型式试验相似的条件
（周围空气温度和测量部位）下进行，测得的电阻不应超过1.2Ru（Ru为型式试
验测得的相应电阻）。

这个规定就是要求厂家的出厂技术要求值必须通过型式试验来确定。

由于验收人员在验收时只把出厂值和厂家技术要求值作比较，这就给一些厂家钻了空子，把技术要求值定得很大，而规程恰恰没有规定回路电阻值的下限，致使验收时不能很好地把关。

笔者在一个GIS厂家进行出厂验收时就遇到过，厂
家技术要求值为235微欧，而实际测量值为125微欧，达不到技术要求值的1.2倍。

所以，回路电阻技术要求值不但要按型式试验值来确定，还应规定其上限及下限。

（四）测量人员对试验要求存在错误理解
交接试验标准规定：测量主回路的导电电阻值，不应超过产品技术条件规定值的1.2倍，其中产品技术条件规定值，所指的是技术要求值还是出厂值呢？有相当一部分试验人员会错误地理解为出厂值。

如理解为出厂值，那么标准将会放宽到技术要求值的1.44倍，对设备缺陷将无法及时发现。

其实，GIS回路电阻值在没有超
过技术要求值的1.2倍情况下，都有可能造成导体间接触不良，何况是1.44倍。

如我们在某110kV变电站验收GIS时，就发现#3间隔整段直阻不平衡为14.3%，其中C相偏大较多，后开盖检查，发现C相螺母存在没有紧固的问题，处理后直
阻正常。

因此，为了保证GIS设备安装质量，应正确理解规程对GIS回路电阻的
要求。

（五）回路电阻测试方法不正确
第一，测试电流不满足要求。

规程规定应采用直流压降法测量，测试电流在100A 至设备额定电流间选取。

由于通过试品的电流比较大，足以破坏接触表面的金属氧化膜，从而减少了测量误差，测得的数据比较准确。

如仪器输出的电流太小，不能有效破坏测量接触点表面的氧化膜，可能造成较大的测量误差。

第二，测量接线不正确。

GIS的回路电阻值往往都比较小，为减少接线方式对测量
的影响，电压引线应尽可能接在靠近触头侧，电流引线分别接在电压引线的外侧，电压引线和电流引线要确保接触良好，必要时需用细砂纸将接触面打磨，以去除表面的氧化层或油漆。

第三，开关长时间未动作，触头有氧化膜而造成接触不良。

在测量前，应先将开关在额定操作电压、额定气压（额定油压）的状况下电动分、合几次，以使触头能良好的接触，从而使测量结果能够反映真实情况。

（六）测试时接地开关的影响
利用接地开关回路测试GIS回路电阻时存在主要问题是接地开关接触不良。

除了我国对接地开关的接触电阻要求不严外，还由于接地开关不需要经常分合，在接地开关的接触面容易形成氧化膜，造成接地开关接触不良，接触电阻过大，对GIS 回路电阻的测量影响较大。

例如在某500kV变电站＃3主变变中2203开关回路电阻计入接地开关时测试结果A：330μΩ，B：190μΩ，C：156μΩ。

排除接地开关后回路电阻测试结果：A：95μΩB：99μΩ C：96μΩ。

在实际工作中，往往需要通过改变测量点的位置来排除GIS外壳和接地开关的影响。

下面以2203开关为例来说明GIS开关回路电阻的试验过程：
步骤一：在试验时将2203C0地刀的接地连接铜排解开，避免连同GIS设备外壳电阻计入测量结果。

分别从2203B0地刀和2203C0地刀输入电流，电流流过图6中红线标示部分，在2203B0地刀和2203C0地刀处取电压，所以测量的回路电阻数值包括了2203开关、2203B0地刀和2203C0地刀的接触电阻。

若此时测量结果偏大可按步骤二进行排除。

步骤二：在步骤一的基础上合上22034刀闸、解开220340地刀接地连接铜排，分别从2203B0地刀和220340地刀输入电流，电流流过图7中粗黑标示部分，在2203B0地刀和2203C0地刀处取电压，所以测量的回路电阻数值就排除了2203C0地刀的影响。

通过两次测量结果对比可以计算2203C0地刀的接触电阻，
分析2203B0地刀对测量结果的影响。

若此时测量结果仍然偏大可进行步骤三做
进一步排除。

图6 步骤1回程图
图7 步骤2回程图
图8 步骤3回程图
步骤三：在步骤二的基础上将II段母线停电，合上22032刀闸、222甲00地刀（也可利用相邻备用间隔），分别从220340地刀和222甲00地刀输入电流，电流流过图8中粗黑线标示部分，在2203B0地刀和2203C0地刀处取电压，进一
步排除了2203B0地刀的影响，所以测量的回路电阻数值为2203开关的回路电阻。

和步骤二的测量结果对比可以计算出2203B0地刀的接触电阻。

若此时测量结果
仍然偏大，说明2203开关本身的回路电阻偏大。

三、结论及建议
1.建议在相关的技术协议中要求厂家生产的GIS设备所有接地开关的导体均与外壳绝缘，以便将测量电源引入主回路，方便以后对设备的回路电阻进行监测。

2.建议所有GIS断路器的两侧均应设置接地开关，便于断路器主回路电阻、特性测量及开关检修维护。

3.严格要求厂家出厂试验应对相关区间、相关单元、总体回路等进行主回路电阻的测量，并应尽可能分段测量，交接试验同时按运行条件测量断路器的回路电阻，便于试验数据比对。

出厂试验测得的电阻不应超过1.2Ru（Ru是型式试验时测得的
相应电阻），厂家应同时提供Ru值。

4.建议修改GIS回路电阻标准，在规定其上限的同时还应规定其下限。

5.采用正确的测试方法，交接、预试测得的电阻不应超过出厂试验时的最大允许值，即1.2Ru。

6.建议接地开关的接触电阻要求按照隔离开关的要求执行。

[参考文献]
[1]李建明,朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社,2001.
[2]Q/CSG10007-2004电力设备预防性试验规程[S].
[3]GB763-1990交流高压电器在长期工作时的发热[S].
[4]GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].
[5]GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].
[6]DL/T596-1996电力设备预防性试验规程[S].。