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    • 头条直流电阻和回路电阻测量中的一种扩大回路接线法,比常规方法准确
      2021-05-15 作者:张意 陈军 等  |  来源:《电气技术》  |  点击率:
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      导语对直流电阻和回路电阻的测量都是电气设备预试中常见的试验项目,对判断电气设备导电回路的连接和接触状况起到重要作用。然而在实际中有时会受电气设备或测试环境条件的限制,测试结果并不能准确反映被测量的真实值。云南电力技术有限责任公司的研究人员张意、陈军、秦雄鹏、顾跃,在2020年第12期《电气技术》上撰文,提出一种扩大回路接线法,通过理论计算及实际测试验证该方法的有效性。

      直流电阻和回路电阻的测量都是电气设备预防性试验的常规试验项目,对判断电气设备内部导电回路的连接和接触状况起到重要作用。当内部导电回路的电阻值增大时,轻则引起设备运行时损耗增加及载荷能力下降,重则导致设备故障停运。因此,准确测量导电回路的电阻值变得尤为重要。

      发电机、电动机、变压器等带线圈绕组的电气设备在运行时可通过测量直流电阻反映导电回路连接情况,断路器、隔离开关、接地开关、气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear, GIS)、高压开关设备(hybrid gas insulated switchgear, HGIS)等开关和载流设备的触头、触指、导电杆接头可通过测量回路电阻反映导电回路连接情况。

      无论是直流电阻还是回路电阻,都是在直流恒流源下用直流压降法进行测量的,但在实际中有时受电气设备或被试品测试条件及环境限制,测试结果并不能准确反映被测量的真实值。本文提出一种扩大回路接线法,能在测试条件或环境受限的条件下反映被测量的真实值,并通过理论计算及实际测试验证了该方法的有效性。

      1 常规测试方法的局限性

      常规测试方法:在被试绕组、开关触头、接头或接触部位回路二侧寻找最近金属接触测量点,将测试仪的试验线分别接入到二侧该金属接触测量点进行测量。

      在测量(例如变压器直流电阻、真空断路器回路电阻等)首尾端易拆卸被试品时,该方法能准确测出被试品本体电阻阻值,但当遇到变压器高压侧首端为油气套管变压器直流电阻测量、GIS内部断路器回路电阻测量、接地网主设备与相距较远处其他设备之间导通性电阻测量等被试品首尾端不易拆卸或测量需要额外引进测试试验线时,利用上述测量法不能直接测试出被试品本体的电阻值。

      例如,在测量GIS内部断路器回路电阻值时,将断路器二侧接地刀尾与接地外壳连接排拆开,然后从拆开点靠接地刀尾侧部位对“一侧接地刀+断路器本体+另一侧接地刀”回路进行回路电阻测量,该测量结果实为二侧接地刀刀口回路电阻加上断路器本体断口回路电阻之和,并不是断路器断口本体的回路电阻,因此,从测试结果很难判断断路器断口是否接触良好。

      又如,在测量接地网主设备与其他设备之间地网导通性电阻时,由于主设备接地引下线与其他设备接地引下线距离较远需再串接试验线来进行测量,而串接一根试验线又会给测试数据引入试验线自带线阻,因此很难判断导通性电阻是否符合规程要求。

      2 扩大回路接线法

      2.1 扩大回路接线法的本质

      直流电阻和回路电阻测试都是测试仪为被试品提供恒流源来产生电流回路,然后用直流压降法测量在电压回路上被试品产生的压降,最后用欧姆定律计算被试品电阻。

      在GIS测试过程中,可以通过扩大电压回路或电流回路来进行测量,测量出的结果既不是电压回路的接入部分,也不是电流回路的接入部分,而是电压回路和电流回路的公共部分,这样在GIS测试过程中虽然通过接地刀尾来接入电压或电流回路,但通过不同的电压和电流回路接线方式可以实现公共部分仅为断路器本体,测试结果也为断口回路电阻的真实值。

      在接地网主设备与其他设备之间电气导通性电阻测试过程中,当引入一根试验线时,公共部分为被试品本体与该试验线之和,当再引入另外一根与之平行的试验线(第一根接电流夹,第二根接电压夹)时,扩大电压和电流回路后公共部分仅为被试品本体,测试结果也为主设备与其他设备之间的电气导通性电阻。

      2.2 应用实例

      1)案例1

      对某水电厂500kV GIS层5324断路器进行回路电阻测量,其原理接线图如图1所示。测试过程中各开关状态:5324、53241、532417、532427、532467均为合位状态;53242、53232、53246均为分位状态。其中532427接地刀靠近带电Ⅰ母,为防止测试回路中感应电伤害532427地刀保持接地状态,脱开532417和532467接地刀尾与接地外壳间连接排。

      定义532427地刀尾为A点,532417地刀尾为B点,532467地刀尾为C点。方法1为常规测试方法,方法2为扩大回路接线法。

      直流电阻和回路电阻测量中的一种扩大回路接线法,比常规方法准确

      图1 案例1原理接线图

      方法1(回路1):电流和电压回路均被接于A、B两点,测量范围为532427接地开关、5324断路器以及532417接地开关。

      方法1(回路2):电流和电压回路均被接于A、C两点,测量范围为532427接地开关、5324断路器、53241隔离开关以及532467接地开关。

      方法1(回路3):电流和电压回路均被接于B、C两点,测量范围为532417接地开关、53241隔离开关以及532467接地开关。

      方法2:电流回路被接于A、B两点,电压回路接于A、C,根据上述结论,两回路测量范围或测试结果为公共部分5324断路器及532427接地开关。

      方法1中定义532417地刀回路电阻为a,5324断路器回路电阻为b,532427地刀回路电阻为c,53241隔刀回路电阻为d,532467地刀回路电阻为e,则方法1中回路1所测值为a+b+c,方法1中回路2所测值为c+b+d+e,方法1中回路3所测值为a+d+e,最后进行数学计算:(回路2◆回路3+回路1)÷2=c+b= 532427+5324。测试结果及计算结果见表1。

      由表1可知,方法1最终的计算值与方法2的测试值结果相一致,这说明扩大回路接线法的测量范围或测试结果为电压回路和电流回路的公共部分这一结论是正确的。

      直流电阻和回路电阻测量中的一种扩大回路接线法,比常规方法准确

      表1 案例1现场实测数据

      2)案例2

      对某110kV风电场主设备与其他设备间进行地网导通性电阻测量,因距离太长测试仪自带试验线距离不够需额外引入测试线。方法1为引入一根测试线,方法2为引入两根测试线。测试接线原理如图2所示。

      直流电阻和回路电阻测量中的一种扩大回路接线法,比常规方法准确

      图2 案例2原理接线图

      方法1中A点为测试仪一侧电压夹和电流夹均接入主设备接地引下线处,C点为另一侧电压夹和电流夹均接入第一根测试线线首端处,B点为第1根测试线线尾端接入其他设备接地引下线处。

      方法2中A1点为测试仪一侧电压夹和电流夹均接入主设备接地引下线处,C1为另一侧电压夹接入第一根测试线线首端处,C2为另一侧电流夹接入第二根测试线线首端处,B1为第一根测试线线尾端和第二根测试线线尾端接入其他设备接地引下线处。测试结果见表2。

      直流电阻和回路电阻测量中的一种扩大回路接线法,比常规方法准确

      表2 案例2现场实测数据

      按照扩大回路接线法测量范围或测试结果为电压回路和电流回路的公共部分这一结论,方法1测试结果为地网导通性电阻和第一根测试线线阻之和,方法2测试结果为地网导通性电阻。将方法1测试结果减去方法2测试结果,可求得第一根测试线线阻测试值大小为351.02mΩ。

      本次测试中第1根测试线是长度为40m和截面积为2.5mm2的铜线,铜的电阻率为0.0217Ω?mm2/m,第一根测试线的线阻计算值为347.2mΩ。计算值与测试值结果相一致,这再次说明扩大回路接线法的测量范围或测试结果为电压回路和电流回路的公共部分这一结论是正确的。

      3 结论

      直流电阻测量和回路电阻测量的常规测量方法有时受到测试环境及条件的限制而无法准确反映被试品的真实值。建议采用扩大回路接线法来进行测量,以保证测试结果的准确性。

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