开关柜全回路电阻测试方法

2015-03-05保定供电公司张远超刘元浩周开封佟智勇

电子世界 2015年17期

关键词：开关柜电阻

保定供电公司张远超薛强刘元浩周开封佟智勇

开关柜全回路电阻测试方法

保定供电公司张远超薛强刘元浩周开封佟智勇

【摘要】通过分析开关柜内一次设备的过热原因，在单个设备直流电阻测试的基础上，提出开关柜全回路电阻测试法的概念，并使用该方法测试开关柜内一次设备全回路电阻，判断全回路内一次设备接触情况，查找可能存在的过热缺陷。

【关键词】开关柜；全回路；电阻

引言

随着电力系统的不断发展，变电站开关柜设备增长迅速，开关柜内一次设备过热故障所占设备缺陷比例逐年上升。开关柜长期在高温度情况下运行容易加速绝缘件的老化，缩短设备接头使用寿命，严重时导致放电事故。

开关柜内一次设备发热隐患可以通过不停电温度监测直接诊断，也可以通过停电直流电阻测试间接诊断。开关柜内温度检验方法在实际应用中存在局限性，而传统的直流电阻测试方法只能测量单台断路器或隔离开关的数据。本文提出开关柜全回路电阻概念，探索使用开关柜全回路电阻测试方法判断开关柜内一次设备过热缺陷的可行性。

1 开关柜内设备发热情况分析

开关柜内导体在运行中会产生热能。根据公式：

式中Q为时间内的发热量；i(t)为连接头的负载电流，R为接触电阻,i为等效发热电流。可见，在相同的时间内，发热量是由导体电阻和负载等效电流决定的。当开关柜内导体接触面电阻异常增大时，会在单位时间内造成明显温升，我们称之为开关柜内设备过热。过热会引起设备绝缘急剧下降最终导致放电事故。

开关柜内各部件最大允许温升见表1。

表1　开关柜各部件最大允许温升

2 开关柜内发热诊断检测技术

开关柜内设备发热诊断检测技术根据设备停电与否可以分为停电检测和带电检测，其中带电检测包括红外测温法、无线测温法、光纤光栅测温法等；而停电检测主要是指在停电条件下对设备进行直流电阻检测，测温贴片法由于直接粘贴于开关柜内部导电设备接头上，在不停电条件下只能通过观察窗看到有限部位贴片的颜色变化，因而也属于停电检测。下面对几种开关柜内发热诊断检测方法分别进行论述。

2.1 红外测温法

一切高于绝对零度的物体由于热运动都会向外发出波段在0.75-100μm的红外辐射，红外测温法就是使用红外测温仪测量物体表面红外辐射能量，将之转化为电信号并最终换算为被测目标的温度值的一种测温方法。红外测温法是一种非接触式测温方法，可以在满足不停电工作安全距离的前提下带电检测开关柜温度具备测量范围广、精度高的优点。但是使用红外测温法只能测量开关柜外壳温度，如果想诊断开关柜内部元件发热情况只能采取带电拆卸开关柜外壳的方法，存在安全风险、可行性低。

2.2 无线测温法

无线测温法属于微电子技术一个创新，它通过无线传感技术连接各个元件单元，并进行信息传递和命令传输。开关柜无线测温法是将专用测温探头植入开关柜内部，检测开关柜内设备温度，并通过无线传输将结果输出到计算机终端的一种测温方法。使用无线测温法测量开关柜内设备温度具有智能自动化、监测实时化的特点，但是无线感应模块电源供给方面存在硬伤。使用感应电源，存在电源供给不足问题；而使用电池电源则会严重受制于电池质量寿命，难以大面积推广。

2.3 光纤光栅测温法

光纤光栅测温法是基于光纤测温法的一种改进方法。光纤光栅测温法的原理是通过光纤传感器与被测对象相互作用而产生光信息，并经—个或多个光纤引线和信号调节装置，传输光信号完成测量。光纤光栅测温法优点在于受环境干扰小、测温精度很高，缺点是成本高，不利于在变电站内推广使用。

2.4 测温贴片法

测温贴片法是利用测温贴片在高温下变色的特性，通过定期检查粘贴在设备接头的试温蜡片颜色，来判断该部位是否存在过热缺陷的一种测温方法。测温贴片法用于检测开关柜内元件发热隐患具有前期投入成本低、效果直观等优点，但也有一定局限性。

a.测温贴片在某一温度值发生变色，但是不能反映出设备实际发热温度，无法诊断设备发热劣化程度，对于设备正常发热与设备缺陷过热造成的贴片变色难以区分。b.全封闭金属铠装开关柜缺少足够的观察孔，无法带电检测全部测温贴片变色情况，而结合其他停电计划进行检测会增大工作量、严重影响工时进度。

2.5 直流电阻检测法

直流电阻检测法是通过回路电阻测试仪，采用100A大电流法直接测量被测设备电阻值来判断其运行状态是否会产生过热一种间接测试方法。由公式：可知单位时间内承受恒定负荷的开关柜内设备异常温升主要由设备接触电阻增大导致，因而设备接触电阻测试结果可以用于判断设备是否存在过热。一般来说，单个设备接触面接触电阻不应大于20μA。传统的直流电阻测试法只是测量开关柜内某一元件的接触电阻，不能用于诊断开关柜内所有一次设备是否存在过热隐患。

3 开关柜全回路电阻测试方法介绍

开关柜全回路电阻是指在柜内开关、刀闸（手车）均在合闸位置时测得自主变低压侧进线至各线路出线端的回路电阻。

3.1 测试步骤

开关柜全回路电阻测试步骤为：a.将一段母线上所有被测断路器及两侧刀闸（手车）均置于合闸位置；b.选择测试基准点,将测试钳1夹于A相, 将另一测试钳2夹于待测间隔出线刀闸电缆头处A相，测试后记录直流电阻数据，顺序进行下一间隔A相测试；c.全部测试后将基准点倒至B相，顺序测试所有B相完毕后，再按以上测试顺序测试全部间隔C相回路电阻。

具体测试方法见图1。

图1　开关柜全回路电阻测试示意图

3.2 测试结果分析

对经开关柜全回路电阻测试得出的数据结果比对分析如下：

a.将本间隔A、B、C相别回路电阻进行比对观察有无显著差异。通过对比同一间隔设备三相回路电阻值，可以判断出某一相或两相回路设备是否存在接触不良，是否可能在运行中发热。考虑到三相回路中连接设备引线长度的差异，此项工作应比较三相测量结果的数量级，而不是要求三相测量结果完全一致。

b.将所有不同间隔各回路每相回路电阻进行比对观察有无显著差异。对回路电阻（最大值-最小值）／最大值≥10%的回路进行进一步检查直至找出差异点。

表2　东亭变电站10kV开关柜全回路电阻

本步骤所列公式为检验各相邻间隔回路电阻差异性的经验公式，由于相邻间隔开关柜所经过的一次电气元件类似，只有引线长度的差异，故可以用此方法判断是否存在三相接触不良过热情况。

c.对基建安装投运前已进行测试的开关柜将测试结果和投运前测试的初始值比对观察直阻变化趋势对有偏差超过10%的间隔相别进行进一步分段查找。

3.3 案例分析

在2013年预防性试验工作中，发现110kV某变电站10kV开关柜内一次设备全回路电阻数据异常，选取测量基准位置10kV1号母线进线套管处，具体数据为见表2。

XX变电站设备为2009年9月11日投运的KYN28A-12型开关柜，投运时间较晚，开关柜全回路电阻测试记录高达到2700μΩ，与出厂数据对比明显异常。进一步分析发现在532间隔起B相全回路电阻激增，判断在531至532间母线以及532间隔可能存在接触面接触不良。最终经过回路电阻分段测量排查出故障点为532开关柜上方B相母线接头螺丝未拧紧。

经过现场处理后对开关柜全回路电阻进行复测恢复正常，测试结果见表3。