李维江，檀英辉，李广渊，王强，马宁

(国网冀北电力有限公司检修分公司，北京 101100)

0 引言

隔离开关为变电站重要导流设备，当隔离开关回路电阻过大时，会引起隔离开关发热[1-2]，影响电网安全、稳定运行。因此，在检修完成后，隔离开关回路电阻是隔离开关能否投运的重要参数，根据DL/T 596—2015《电力设备预防性试验规程》对隔离开关的要求，导电回路电阻不大于制造厂规定值的1.5倍[3]。但是，在现场测量回路电阻的过程中，经常出现测量回路电阻值与实际不符，且回路电阻值的试验重复性很差等情况[4]。本文旨在研究回路电阻测试现场试验过程中导致数据失真的原因，以及提出避免出现失真回路电阻值的解决办法，提高电网隔离开关回路电阻测试的准确性和隔离开关检修的生产效率。

1 问题的引出

某500 kV变电站220 kV系统采用双母双分段接线方式。2017年6月27日该变电站220 kV系统部分设备检修：分段2244-4甲隔离开关大修，母联2245-4甲隔离开关大修，扩建间隔220 kV线路将母线隔离开关接引。检修时，220 kV运行方式为4甲母线、4母分段2244、母联2245甲开关在检修状态，5甲母线、5乙母线、4乙母线、5母分段2255、母联2245乙开关为运行状态。

分段2244-4甲隔离开关检修后，根据DL/T 596—2015《电力设备预防性试验规程》对2244-4甲隔离开关进行回路电阻测试(回路电阻测试仪：电流输出，200 A；电阻测量范围，10～2 000 μΩ；分辨率，0.1 μΩ)。试验测量原理图[5-6]如图1所示，试验测量连接如图2所示，即正向电流和量取电压端接在2244-4甲的母线侧，负向电流和量取电压端接在2244-4甲的开关侧。

图1 回路电阻测试仪原理

图2 隔离开关回路电阻测试接线

测得A相隔离开关回路电阻重复性非常差，甚至有时为无效测量数据，B相隔离开关回路电阻为19 μΩ(无重复性)，明显与真实的隔离开关本身回路电阻不符，测试结果见表1。

表1 2244-4甲隔离开关回路电阻测量值 μΩ

注：“/”表示无有效测量数据。

2 建立模型与数据分析

通过试验现场实际分析，由于检修隔离开关2244-4甲隔离开关旁边2255-5甲为运行状态(如图3所示)，2255-5甲的A，B，C相中交变的电流在2244-4甲隔离开关周围产生交变磁场，磁场在2244-4甲隔离开关的测试回路M区域(如图4所示)产生感应电动势，从而对2244-4甲回路电阻测试产生了影响。

图3 隔离开关实际位置

图4 回路电阻测试示意

为分析测试回路周围的电磁场环境，对2255-5甲隔离开关进行如下等效：由于2255-5甲两侧都连接着5甲母线和5乙母线，远远大于隔离开关长度，因此2255-5甲隔离开关各相产生的磁场等效为无限长电流导体在空气中产生的磁场模型。计算模型如图5所示：由于测量回路垂直于地面，所以只有y轴方向的磁场在测量回路中能够产生感应电动势，z轴方向的磁场在测量回路中产生的感应电动势为0[7]。

图5 计算模型

空间中任意一点的磁感应强度矢量可以根据Boit-Savart定理进行计算[8]，计算公式为

(1)

式中：BCAy为2255-5甲C相隔离开关电流在2244-4甲隔离开关A相(y，z)处产生的磁感应强度矢量在y轴方向的分量；IC为2255-5甲C相隔离开关电流；μ0为真空磁导率，μ0=4π×10-7H/m；y0为2255-5甲C相隔离开关电流与2244-4甲隔离开关A相的水平距离；z0为隔离开关的高度。

由此可求得隔离开关回路M区域的磁通量

(2)

式中：z0为隔离开关的高度，4.85 m；L为隔离开关的长度，3.2 m。

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势

(3)

式中：eCA为2255-5甲C相隔离开关电流在2244-4甲隔离开关A相产生的感应电动势；Φ为磁通量，Φ=BS，其中B为磁感应强度，S为磁感线穿过的面积。则在2255-5甲A，B，C相隔离开关在2244-4甲隔离开关A相产生的总感应电动势

eAZ=eCA+eBA+eAA。

(4)

通过式(1)～(4)计算可得，2255-5甲三相隔离开关在2244-4甲A相测试回路感应出的感应电压eAZ=20.01cos(ωt+16.68°)(mV)；同理，可求出2255-5甲三相隔离开关在2244-4甲B相测试回路感应出的感应电压eBZ=8.78cos(ωt+19.14°)(mV)，在2244-4甲C相测试回路感应出的感应电压eCZ=4.58cos(ωt+20.38°)(mV)。

隔离开关回路电阻试验所使用的回路电阻测试仪电流源为200 A恒流源，隔离开关回路电阻为50 μΩ左右，所以测量电压10 mV左右。由上面结果计算可知，感应电压与恒流源在隔离开关回路所产生的测量电压大小相当，在A相感应电压更可能大于恒流源产生的电压，所以，在通常的测试回路中，由于感应电动势的影响，测量的回路电阻值失真。

3 测量方法优化

为消除感应电压对测量回路电阻的影响，本文采用减小测量回路面积的方法来达到减小磁通量的目的，进而减小感应电压对测量电阻的影响。优化后的测量隔离开关电阻回路如图6所示。即试验的正电流导线和测量电压导线(带绝缘护套)沿隔离开关表面到隔离开关另一侧，与负电流、电压导线重合，磁通面积减小为0，从而减小磁通量，减小感应电压。通过改进后的测量回路测得2244-4甲隔离开关A，B，C三相回路电阻分别为42.2，41.7，39.2 μΩ，且试验数据具有良好的重复性，测量结果见表2。

图6 回路电阻测试改进接线

μΩ

4 结论

在测量隔离开关回路电阻时，尤其测量隔离开关旁有运行中的隔离开关，如分段开关隔离开关、双回出线一条线路运行时，应防止测试回路形成可以通过磁感线的磁通面积——将试验施加于隔离开关的正电流导线和测量电压导线(带绝缘护套)沿隔离开关表面到隔离开关另一侧，与负电流、电压导线重合，从而减小感应电动势对测量回路电阻试验带来的影响，保证隔离开关回路电阻测量值的真实可靠。

[1]梁方建,张道乾.GW5-110型隔离开关触头发热缺陷分析及检修处理[J].高压电器,2008,44(1):88-90.

[2]王富勇,陈华桂.基于电热场影响的户外隔离开关触头发热分析[J].高压电器,2011,47(11):81-86.

[3]电力设备预防性试验规程：DL/T 596—2015[S].

[4]李春松.高压断路器回路电阻测试数据分析及处理措施[J].湖南水利水电,2011(5):69-70，72.

[5]鲜青龙,李梅.回路电阻测试仪工作原理及常见故障处理[J].科技信息,2013(6):494-494.

[6]刘立刚,崔贺平,王士化.断路器导电回路直流电阻测试数据分析[J].华北电力技术,2012(6):20-22.

[7]韩宇南,吕英华,杜鹃,等.高压输电线磁感应强度对人体感应电流的计算[C]//中国通信学会.第十五届全国电磁兼容学术会议论文集，2005：76-79.

[8]Project UHV.Transmission line reference book:345 kV and above[M].California,USA:Electric Power Research Institute,1975.