载流导体回路电阻测量改进措施研究_汪恒.pdf

第26卷 第1期2023年2月Vol.26 No.1Feb.2023山东电力高等专科学校学报Journal of Shandong Electric Power College0引言回路电阻测量是电气设备的一项重要试验1-3，不仅可以用于电气设备故障诊断，也是电气设备验收和状态评价的必要环节。在对主通流回路中电气设备进行断复引检修工作后，需对断复引处接头进行回路电阻测量，以检查接头处电气连接质量。若电气连接不良，则回路电阻值偏大，在大电流的作用下易导致接头处过热，进而造成电气设备烧坏甚至断线等问题，严重威胁人身安全和电网的稳定运行。回路电阻测量的准确性是对设备进行状态评价和准确故障诊断的前提，因此有必要对回路电阻测量问题进行研究，以确保测量的准确性。目前基于回路电阻测量进行电气设备故障诊断的研究较多4-7，而对提高回路电阻测量准确性的研究较少。本文针对某500 kV换流站断路器检修后，在验收过程中进行回路电阻测量时所遇到的问题，阐述了回路电阻测量原理，从理论上分析了测量结果偏大的原因，提出了提高导体接头处回路电阻测量准确性和便捷性的改进措施。试验证明采用改进措施后测量精度满足要求，对回路电阻测量具有一定的参考价值。1问题回顾及原因分析1.1问题回顾2022年3月该换流站3603断路器A相出现机械故障，检修工作结束后对其动、静触头进行回路电阻测量。首次测量时，为缩短检修工期，将测量线头部线夹夹在绝缘杆端部金属挂钩上，利用绝缘杆挂在断路器两侧，接线示意图如图 1 所示。电流档位选择100 A，现场测量值为1 107，历史试验记录值为收稿日期：2022-10-11作者简介：汪恒（1994），男，硕士，助理工程师，研究方向为高压直流输电技术。载流导体回路电阻测量改进措施研究汪恒，王群锋，魏震，程强，黄浩华，柴源（国网河南省电力公司直流中心，河南郑州450000）摘要：针对生产现场遇到的回路电阻测量问题，分析了影响回路电阻测量结果的因素，并通过试验对理论分析进行了验证。结果表明在利用绝缘杆对回路电阻进行测量时，绝缘杆端部金属导体电阻会影响测量结果，导致回路电阻测量值偏大。基于此，提出了四线制接线法和采用新型金属头的绝缘杆接线法，试验表明其测量精度均满足试验要求。关键词：回路电阻；四线制接线法；绝缘杆中图分类号：TM934.1文献标志码：B文章编号：2096-9104（2023）01-0019-04Research on Improvement Measures of Measurement ofCurrentcarrying Conductor ResistanceWANG Heng，WANG Qunfeng，WEI Zhen，CHENG Qiang，HUANG Haohua，CHAI Yuan（Sate Grid Henan DC Center，Zhengzhou 450000，China）Abstract：In allusion to the circuit resistance measurement problem encountered at the production site,the factors affectingthe circuit resistance measurement results are analyzed，and the theoretical analysis is verified by experiments.The resultsshow that when the circuit resistance is measured by insulation rod，the resistance of the metal conductor at the end of the insulation rod affects the measurement result，resulting in larger measurement of circuit resistance.On this basis,the fourwire connection method and the insulation rod connection method with new metal hook are proposed，and the tests show thatthe measurement accuracy meets the test requirements.Keywords：circuit resistance;four-wire connection method;insulation rod19山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.155，标准要求回路电阻值不大于90，测量值远大于历史试验记录值和标准要求值。图1利用绝缘杆进行试验接线示意图由于偏差较大，改变接线方式再次测量。此次测量时利用斗臂车将作业人员送至断路器两侧接线板位置，作业人员将测量线线夹直接夹在断路器两侧接线板上。接线示意图如图2所示。本次回路电阻测量值为54，与历史试验记录值接近，无明显波动，且满足标准要求。图2利用斗臂车进行试验接线示意图1.2回路电阻测量原理回路电阻测量原理分为平衡电桥法和直流电压降法8-9，本文采用的回路电阻测试仪原理为直流电压降法，如图3所示。在被试品一端注入一定值的直流电流，测量其两端电压，根据欧姆定律计算可得回路电阻值。1.3原因分析首次测量回路电阻时将线夹夹在了绝缘杆金属头部，利用绝缘杆挂在断路器两侧接线板位置。此时相当于电流与电压测量线在末端并接，然后再共用同一测量线搭接在断路器两侧接线板上，等效电路如图4所示。图3直流电压降法回路电阻测试仪原理图4利用绝缘杆测量回路电阻等效电路图4中 c点和 d点为测量线线夹与绝缘杆金属头导体接触点，a 点和 b 点为绝缘杆金属头导体与断路器两侧接线板的接触点，此时电压表所测量电压为断路器两端电压Uab与绝缘杆金属头导体上的电压 Uac、Ubd之和，回路电阻测试仪测得的电阻为Rab、Rac与 Rbd之和。ac 段、bd 段为绝缘杆金属头导体，与ab段断路器导电杆相比电阻率大且导电截面积小，因此 Rac和 Rbd远大于 Rab，导致回路电阻测量值偏大。利用绝缘杆测量回路电阻时，绝缘杆端部金属导体与断路器两侧接线板之间的接触面未打磨，若有接触不良的情况，则会导致回路电阻测量值偏大。2试验验证2.1试验方案设计首次测量的回路电阻值偏大是因为计入了绝缘杆金属头导体的电阻，即图4中ac段和bd段电阻，如果改变其电阻值，回路电阻测量值和偏差率将改变，且随着ac段和bd段电阻值的增大而增大。=测量值-实际值实际值 100%（1）20将线夹直接夹在被试品两端测量时测得的回路电阻值为实际值，其他接线方法测量所得的回路电阻值为测量值。检修完成后，3603断路器A相即投入运行，不再具备试验条件，本文试验验证工作在站内高压实训室进行。选取规格长为720 mm、截面积为1 700 mm2的铜质软连接导线对回路电阻进行测量；选取规格长为50 mm、截面积为170 mm2的铝质软连接导线模拟试验中的绝缘杆端部金属导体。通过改变接入的铝质软连接导线的截面积和长度来改变其电阻值，测量每种接线方式下的回路电阻值，每种接线方式下测量3次，取平均值作为回路电阻值。2.2试验过程1）试验一。将测量线线夹直接夹在铜质软连接导线两侧，对回路电阻值进行测量，测得其实际值为18。2）试验二。直接将测量线线夹夹在铜质软连接导线一侧，另一侧搭接1根铝质软连接导线，以5 cm为步长，分别测量接入不同长度铝质软连接导线时的回路电阻值。3）试验三。直接将测量线线夹夹在铜质软连接导线一侧，另一侧搭接2根铝质软连接导线，2根铝质软连接导线电气上为并联关系，此时截面积相当于试验二时的2倍，同样以5 cm为步长，分别测量接入不同长度铝质软连接导线时的回路电阻值。试验结果如表1所示。表1回路电阻测量结果接入铝质软连接线长度/cm05101520253035404550试验二测量值/18.026.132.139.348.561.977.498.6117.1138.2163.0试验三测量值/17.922.725.228.833.939.747.056.366.776.895.5试验二偏差率/%0.0045.0078.33118.33169.44243.89330.00447.78550.56667.78805.56试验三偏差率/%-0.5626.1140.0060.0088.33120.56161.11212.78270.56326.67430.562.3试验结果分析由试验结果可知，回路电阻测量值和偏差率随着接入的铝质软连接导线长度的减小而降低；在接入的铝质软连接导线长度相等时，试验三的回路电阻测量值小于试验二，这是因为试验三接入的铝制软连接导线的截面积是试验二的2倍，即在相同长度下试验三接入的铝制软连接导线的电阻为试验二的1/2；在铝质软连接导线接入长度为0 cm时，试验二、试验三的测量值基本相同，且与试验一测得的实际值吻合。由此可见，利用绝缘杆进行回路电阻测量时，由于计入了绝缘杆金属头电阻，测量值偏大。3测量方法改进将试验线线夹直接夹在被试品两端可以准确测量被试品回路电阻值，但在实际现场，有时不具备此种接线的条件，例如现场无斗臂车、升降车等高空作业平台，或高空作业平台移动缓慢，导致检修工期变长、检修效率低。若改变接线方式，消除ac段和bd段电阻对测量结果的影响，则测量值即为实际值。3.1四线制接线法四线制接线法示意图如图5所示。采用四线制接线法时，被试品每侧需要2根绝缘杆，同时电压测量线需额外配置，共需要4条试验线和4根绝缘杆。电流测量线与电压测量线分别夹在不同绝缘杆上，此时测量回路中不存在ac段和bd段电阻。图5四线制接线法示意图3.2采用新型金属头的绝缘杆接线法本文研制了一种新型绝缘杆金属头，金属头示意图如图6所示。汪恒，等：载流导体回路电阻测量改进措施研究21山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.11-金属挂钩；2-固定螺栓（绝缘材料）；3-绝缘垫块；4-转向节。图6新型绝缘杆金属头示意图新型绝缘杆金属头包含2个金属挂钩，且挂钩之间不存在电气上的连接，测量时将试验线线夹的电流测量端与电压测量端分别夹在2个挂勾上，绝缘杆挂在被试品两端即可。采用此种接线方法时，测量回路中不存在ac段和bd段电阻，可消除绝缘杆金属头电阻对测量值的影响。3.3改进措施可行性分析分别使用四线制接线法和采用新型金属头的绝缘杆接线法对10条铜质软连接导线进行回路电阻测量，测量结果如表2所示。表2两种改进接线法回路电阻测量结果序号12345678910实际值/19.619.319.619.417.817.918.419.219.117.9四线制法测量值/19.619.219.619.517.717.918.319.219.118.0采用新型金属头的绝缘杆法测量值/19.719.319.619.417.817.818.419.119.217.9四线制法偏差率/%0.00-0.520.000.52-0.560.00-0.540.000.000.56采用新型金属头的绝缘杆法偏差率/%0.510.000.000.000.00-0.560.00-0.520.520.00由表2可见，使用四线制接线法和采用新型金属头的绝缘杆接线法测得的回路电阻值与将试验线夹直接夹在被试品两端测得的回路电阻值吻合，满足试验要求。采用新型金属头的绝缘杆接线法与四线制接线法的等效电路相同，但所需绝缘杆和试验线数量以及接线工作量均为四线制接线法的一半，前者更具有实用性和推广价值。4结论1）从理论上分析了影响回路电阻测量结果的因素，并通过试验进行验证，结果表明在使用绝缘杆接线法进行回路电阻测量时，由于计入绝缘杆端部金属部分的导体电阻，回路电阻测量值偏大。2）从现场实际出发，提出了四线制接线法和采用新型金属头的绝缘杆接线法。试验证明这两种方法测量精度均满足试验要求，其中采用新型金属头的绝缘杆接线法在缩短检修工期、节省成本、减少工作量方面更具优势。参考文献1张意，陈军，秦雄鹏，等.直流电阻和回路电阻测量中一种扩大回路接线法 J.电气技术，2020，21（12）：110-112.2宋文翠，陈朋，孙成田，等.变压器绕组直流电阻异常的分析与处理 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