李維江，檀英輝，李廣淵，王強(qiáng)，馬寧

(國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司，北京 101100)

0 引言

隔離開關(guān)為變電站重要導(dǎo)流設(shè)備，當(dāng)隔離開關(guān)回路電阻過大時，會引起隔離開關(guān)發(fā)熱[1-2]，影響電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在檢修完成后，隔離開關(guān)回路電阻是隔離開關(guān)能否投運(yùn)的重要參數(shù)，根據(jù)DL/T 596—2015《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》對隔離開關(guān)的要求，導(dǎo)電回路電阻不大于制造廠規(guī)定值的1.5倍[3]。但是，在現(xiàn)場測量回路電阻的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)測量回路電阻值與實際不符，且回路電阻值的試驗重復(fù)性很差等情況[4]。本文旨在研究回路電阻測試現(xiàn)場試驗過程中導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真的原因，以及提出避免出現(xiàn)失真回路電阻值的解決辦法，提高電網(wǎng)隔離開關(guān)回路電阻測試的準(zhǔn)確性和隔離開關(guān)檢修的生產(chǎn)效率。

1 問題的引出

某500 kV變電站220 kV系統(tǒng)采用雙母雙分段接線方式。2017年6月27日該變電站220 kV系統(tǒng)部分設(shè)備檢修：分段2244-4甲隔離開關(guān)大修，母聯(lián)2245-4甲隔離開關(guān)大修，擴(kuò)建間隔220 kV線路將母線隔離開關(guān)接引。檢修時，220 kV運(yùn)行方式為4甲母線、4母分段2244、母聯(lián)2245甲開關(guān)在檢修狀態(tài)，5甲母線、5乙母線、4乙母線、5母分段2255、母聯(lián)2245乙開關(guān)為運(yùn)行狀態(tài)。

分段2244-4甲隔離開關(guān)檢修后，根據(jù)DL/T 596—2015《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》對2244-4甲隔離開關(guān)進(jìn)行回路電阻測試(回路電阻測試儀：電流輸出，200 A；電阻測量范圍，10～2 000 μΩ；分辨率，0.1 μΩ)。試驗測量原理圖[5-6]如圖1所示，試驗測量連接如圖2所示，即正向電流和量取電壓端接在2244-4甲的母線側(cè)，負(fù)向電流和量取電壓端接在2244-4甲的開關(guān)側(cè)。

圖1 回路電阻測試儀原理

圖2 隔離開關(guān)回路電阻測試接線

測得A相隔離開關(guān)回路電阻重復(fù)性非常差，甚至有時為無效測量數(shù)據(jù)，B相隔離開關(guān)回路電阻為19 μΩ(無重復(fù)性)，明顯與真實的隔離開關(guān)本身回路電阻不符，測試結(jié)果見表1。

表1 2244-4甲隔離開關(guān)回路電阻測量值 μΩ

注：“/”表示無有效測量數(shù)據(jù)。

2 建立模型與數(shù)據(jù)分析

通過試驗現(xiàn)場實際分析，由于檢修隔離開關(guān)2244-4甲隔離開關(guān)旁邊2255-5甲為運(yùn)行狀態(tài)(如圖3所示)，2255-5甲的A，B，C相中交變的電流在2244-4甲隔離開關(guān)周圍產(chǎn)生交變磁場，磁場在2244-4甲隔離開關(guān)的測試回路M區(qū)域(如圖4所示)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而對2244-4甲回路電阻測試產(chǎn)生了影響。

圖3 隔離開關(guān)實際位置

圖4 回路電阻測試示意

為分析測試回路周圍的電磁場環(huán)境，對2255-5甲隔離開關(guān)進(jìn)行如下等效：由于2255-5甲兩側(cè)都連接著5甲母線和5乙母線，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于隔離開關(guān)長度，因此2255-5甲隔離開關(guān)各相產(chǎn)生的磁場等效為無限長電流導(dǎo)體在空氣中產(chǎn)生的磁場模型。計算模型如圖5所示：由于測量回路垂直于地面，所以只有y軸方向的磁場在測量回路中能夠產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，z軸方向的磁場在測量回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0[7]。

圖5 計算模型

空間中任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量可以根據(jù)Boit-Savart定理進(jìn)行計算[8]，計算公式為

(1)

式中：BCAy為2255-5甲C相隔離開關(guān)電流在2244-4甲隔離開關(guān)A相(y，z)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在y軸方向的分量；IC為2255-5甲C相隔離開關(guān)電流；μ0為真空磁導(dǎo)率，μ0=4π×10-7H/m；y0為2255-5甲C相隔離開關(guān)電流與2244-4甲隔離開關(guān)A相的水平距離；z0為隔離開關(guān)的高度。

由此可求得隔離開關(guān)回路M區(qū)域的磁通量

(2)

式中：z0為隔離開關(guān)的高度，4.85 m；L為隔離開關(guān)的長度，3.2 m。

由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢

(3)

式中：eCA為2255-5甲C相隔離開關(guān)電流在2244-4甲隔離開關(guān)A相產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；Φ為磁通量，Φ=BS，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為磁感線穿過的面積。則在2255-5甲A，B，C相隔離開關(guān)在2244-4甲隔離開關(guān)A相產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢

eAZ=eCA+eBA+eAA。

(4)

通過式(1)～(4)計算可得，2255-5甲三相隔離開關(guān)在2244-4甲A相測試回路感應(yīng)出的感應(yīng)電壓eAZ=20.01cos(ωt+16.68°)(mV)；同理，可求出2255-5甲三相隔離開關(guān)在2244-4甲B相測試回路感應(yīng)出的感應(yīng)電壓eBZ=8.78cos(ωt+19.14°)(mV)，在2244-4甲C相測試回路感應(yīng)出的感應(yīng)電壓eCZ=4.58cos(ωt+20.38°)(mV)。

隔離開關(guān)回路電阻試驗所使用的回路電阻測試儀電流源為200 A恒流源，隔離開關(guān)回路電阻為50 μΩ左右，所以測量電壓10 mV左右。由上面結(jié)果計算可知，感應(yīng)電壓與恒流源在隔離開關(guān)回路所產(chǎn)生的測量電壓大小相當(dāng)，在A相感應(yīng)電壓更可能大于恒流源產(chǎn)生的電壓，所以，在通常的測試回路中，由于感應(yīng)電動勢的影響，測量的回路電阻值失真。

3 測量方法優(yōu)化

為消除感應(yīng)電壓對測量回路電阻的影響，本文采用減小測量回路面積的方法來達(dá)到減小磁通量的目的，進(jìn)而減小感應(yīng)電壓對測量電阻的影響。優(yōu)化后的測量隔離開關(guān)電阻回路如圖6所示。即試驗的正電流導(dǎo)線和測量電壓導(dǎo)線(帶絕緣護(hù)套)沿隔離開關(guān)表面到隔離開關(guān)另一側(cè)，與負(fù)電流、電壓導(dǎo)線重合，磁通面積減小為0，從而減小磁通量，減小感應(yīng)電壓。通過改進(jìn)后的測量回路測得2244-4甲隔離開關(guān)A，B，C三相回路電阻分別為42.2，41.7，39.2 μΩ，且試驗數(shù)據(jù)具有良好的重復(fù)性，測量結(jié)果見表2。

圖6 回路電阻測試改進(jìn)接線

μΩ

4 結(jié)論

在測量隔離開關(guān)回路電阻時，尤其測量隔離開關(guān)旁有運(yùn)行中的隔離開關(guān)，如分段開關(guān)隔離開關(guān)、雙回出線一條線路運(yùn)行時，應(yīng)防止測試回路形成可以通過磁感線的磁通面積——將試驗施加于隔離開關(guān)的正電流導(dǎo)線和測量電壓導(dǎo)線(帶絕緣護(hù)套)沿隔離開關(guān)表面到隔離開關(guān)另一側(cè)，與負(fù)電流、電壓導(dǎo)線重合，從而減小感應(yīng)電動勢對測量回路電阻試驗帶來的影響，保證隔離開關(guān)回路電阻測量值的真實可靠。

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