回路電阻儀在GIS排故中的應(yīng)用與改進(jìn)探討

趙晨陽 吳 昊 盛 吉

國網(wǎng)江蘇省電力公司揚(yáng)州供電分公司 江蘇 揚(yáng)州 225000

伴隨著我國城市化的進(jìn)程加快,大量土地資源被開發(fā)利用,使得用地面積日益緊張、征地費(fèi)用明顯上升,電力設(shè)備用地選址難度不斷加大、運(yùn)行環(huán)境也日益復(fù)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(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),十分契合當(dāng)下電力建設(shè)的需求,在110 k V及以上變電站中得到了廣泛的應(yīng)用。同事根據(jù)國家有關(guān)部門的發(fā)展建設(shè)戰(zhàn)略,GIS 設(shè)備在今后將會被更大規(guī)模的使用,運(yùn)行維護(hù)好GIS設(shè)備將是供電部門的重要使命。

GIS設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行可靠性不僅取決于材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還與運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱程度有關(guān),而發(fā)熱程度很大程度上取決于GIS 設(shè)備內(nèi)部觸頭接觸是否良好。若GIS 設(shè)備的接觸電阻增大,將增加設(shè)備導(dǎo)體在通電時(shí)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(shí)的載流能力。精確測量GIS 導(dǎo)電回路電阻,能有效判斷GIS 設(shè)備導(dǎo)電回路中有無接觸不良的缺陷,有利于降低GIS 設(shè)備發(fā)生故障的概率,對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行尤為重要。

1 回路電阻儀在事故判斷中的應(yīng)用

2017年12月23日,220k V 品祚變＃1主變2601間隔在母線轉(zhuǎn)換操作(副母轉(zhuǎn)正母),隔離開關(guān)26012為合閘狀態(tài),在隔離開關(guān)26011合閘時(shí)母聯(lián)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(jié)封網(wǎng)期間,為確保修必修好的原則,保障當(dāng)?shù)仉娏ω?fù)荷正常穩(wěn)定地分配,在聯(lián)系廠家后約定2018年春節(jié)后停電處理。

2018年3月21日,在反復(fù)分合開光和閘刀,對開關(guān)閘刀到做了開關(guān)特性和回路電阻測試正常后,判斷開關(guān)和閘刀均正常無故障,問題出在別的地方,在選取多點(diǎn)進(jìn)行回路電阻測量后最終確定故障點(diǎn)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(guān)鍵回路的回路電阻測量數(shù)據(jù)

2 傳統(tǒng)回路電阻存在的問題

當(dāng)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(gè)穩(wěn)定的電流源I(通常為100A 或200A),電流流經(jīng)被測回路會產(chǎn)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(jì)算得到回路電阻值：

R ＝V/I

圖1 傳統(tǒng)回路電阻測試儀測量原理圖

該方法為保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠,需要拆除兩側(cè)接地排的其中一側(cè),消除兩側(cè)接地排會形成并聯(lián)支路產(chǎn)生分流,以準(zhǔn)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(shí)際工作環(huán)境中通常周圍設(shè)備都帶電,特別是220 k V 以上電壓等級GIS 設(shè)備,接地刀閘在拆除接地引線后的感應(yīng)電壓非常高,容易損壞試驗(yàn)設(shè)備,甚至傷害到試驗(yàn)操作人員;拆解接地刀閘引出導(dǎo)體與接地排之間螺釘?shù)墓ぷ髁烤薮?操作繁瑣、耗時(shí)費(fèi)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(yàn)結(jié)束后復(fù)接地排時(shí)可能會有螺栓復(fù)緊不牢固,或者表面沒有進(jìn)行去氧化處理,將形成不可靠接地,這會使電網(wǎng)安全運(yùn)行存在較大隱患。

3 GIS回路電阻儀的改進(jìn)設(shè)計(jì)

為解決傳統(tǒng)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(jìn),使用霍爾元件增加一路電流測試探頭(如鉗形電流表),單獨(dú)測量出兩側(cè)接地排形成的并聯(lián)支路分流I’,使得作業(yè)人員可在不用拆除接地排的情況下,通過計(jì)算去除并聯(lián)的接地支流,得到真實(shí)的回路電阻數(shù)值：

R ＝V/(I－I’)

圖2 改進(jìn)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(lián)回路的電流,通過電阻儀內(nèi)部計(jì)算機(jī)計(jì)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(jié)與展望

本文針對GIS設(shè)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(yàn)須拆除接地開關(guān)接地引線所導(dǎo)致試驗(yàn)安全和效率低的難題,不僅能提高了試驗(yàn)中人身和設(shè)備的安全性,而且還能提高了試驗(yàn)效率。

下一步將結(jié)合創(chuàng)新項(xiàng)目,作出具體的回路電阻儀實(shí)物,將本文提出的改進(jìn)方案落地并檢驗(yàn)其有效性。