0 引言

 當前，電力系統規模在不斷擴大，電網內設備的電壓等級也在不斷升高，因此對于變電站內設備的穩定可靠運行的要求也越來越高［1-3］。高壓斷路器和高壓隔離開關是變電設備中應用*為廣泛的重要變電設備，在改變系統運行方式、隔離電源、停電檢修中均起著重要作用［4-7］。然而，當前逐漸普及應用的氣體絕緣金屬封閉開關（Gas insulated switchgear，GIS）設備的全封閉特點會導致變電運檢人員無法有效發現和處理其部分設備缺陷［8-10］。高壓斷路器觸頭的表面被電弧燒蝕損壞、接觸壓力不夠等導致主接觸電阻異常增大，進而引發其他故障，并且斷路器合閘電阻在多次動作后，會因大電流作用而發生變化甚至損壞［11-12］。隔離開關的導電回路接觸電阻會因動靜觸頭表面氧化、觸頭壓力不足等原因逐漸增大，引起觸頭發熱，嚴重時會發生

 熔焊產生拉弧，引發事故［13］。另外，當變電站內電氣設備導電回路連接件的搭接面接觸**時，其接觸電阻將會增大，引起搭接處發熱，嚴重時會引發設備運行異常甚至引發電網停電事故［14-15］。

 以上故障隱患一般都由電氣設備導電插件或搭接面的電阻偏大引起，而一旦出現上述問題，往往需要限制負荷、必要時還應安排緊急停電進行處理，嚴重降低系統運行的靈活性和可靠性［16-17］。因此開展變電站內設備導通回路及搭接面的電阻測量具有必要性，而且在電力系統中諸多大電流電氣設備的預防性試驗、交接試驗以及例行試驗中均需要準確測量回路阻值［18］。

 但是，在變電檢修現場測量回路電阻過程中，常常會出現測量結果與實際不相符，而且回路電阻值試驗重復性較差等情況。文獻［19-20］針對回路電阻測試儀在校驗、測量過程中出現的故障進行了分析并提出了相應的處理辦法。文獻［21］通過優化隔離開關回路測量試驗接線，解決了變電站中強磁場干擾對測量回路電阻的影響。文獻［22］則是對回路電阻測量數據進行驗證和分析，從而得出正確的數據診斷結果，解決了測量數據重復性差的問題。文獻［23］在對比了常規測量法和GIS外殼電流回路法的基礎上，提出了異相電流回路法并將其應用于GIS設備主回路電阻測量，以提高GIS回路電阻測量的可靠性。

 綜上，目前變電檢修中的回路電阻測量研究主要集中于故障原因分析、量測數據處理與測量方法改進方面，較少關注待測電阻兩側的接地回路對于測量結

 果的影響。因此，本文首先論述了回路電阻測量的基本原理及相關影響因素，接著從變電檢修生產實際出發，研究變電站內設備間隔停電試驗現場待測電阻兩側的接地回路對于測量結果的影響，基于 Multisim14.1對典型停電檢修場景搭建了電氣模型進行仿真分析，*終總結了接地回路對于測量結果影響的一般性結論。

1 回路電阻測量基本原理及影響因素分析

1.1 回路電阻測試基本工作原理

 過去常常采用雙臂直流電橋來進行回路電阻測量，然而其測量電流級數較小，同時在測量的過程中還容易受到動、靜觸點與油膜間氧化層的影響。因此，較難發現導電回路導體截面積減少的現象，而且阻值過大還會導致接觸電阻真實值被掩蓋。因此在當前的變電檢修工作中，一般采用回路電阻測試儀來測量和顯示斷路器、隔離開關的回路電阻以及電氣搭接面的接觸電阻。同時，根據《電力設備預防性試驗規程》的要求，測量斷路器和隔離開關的回路電阻時，采用直流壓降法，且電流不小于100 A。

 目前，市場上大部分回路電阻測試儀均采用典型的四線制測量方法，圖1為回路電阻測試儀的常規結構［24］。該儀器可以產生100 A到600 A電流來實現測量工作，并可進行顯示與存儲。其能夠在長時間避免脈沖式的電流內連續完成大電流的輸出，分辨率可達0.01 μΩ。不但能擊穿搭接處的氧化膜，而且可以實現電阻的穩定測量。在測試環境干擾嚴重的情況下，儀器的顯示讀數依然具有重復性和穩定性，測試結果也較為準確。

 式（1）中：Rx，Ux和Ix分別為待測電阻、待測電阻兩端電壓以及流經電阻的電流，U+，U-，I+和I-分別為電壓線和電流線的正、負端。

 回路電阻測試儀采用直流壓降法，基本測量原理為直流電路的歐姆定律，如式1所示。回路電阻測試儀基本原理圖如圖2所示。在儀器單片機的計算公式中的電壓Ux取的是待測電阻兩端的壓降Ux，除以回路中的電流Ix，得到的Rx即為待測電阻的阻值，且不包括測試導線的電阻。具體地，儀器內高頻開關電源輸出大于 100 A 的測試電流，將采樣電路獲取的信號通過放大器進行放大后。由A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，然后在微處理器內對數據進行濾波、運算及處理，*后送至液晶屏顯示所用的測量電流及測得的阻值。

1.2 回路電阻測試的影響因素分析

 根據回路電阻測試儀在變電檢修中的接線方式可知，其測試回路主要包括導體、固定接觸面和活動接觸面的電阻。然而在具體測量過程中，其測量結果還會受到接地回路的影響。

1.2.1 導體電阻

 一般情況下，回路電阻測試儀測得的電阻主要為導體本身的電阻，而導體電阻主要受到材料、幾何特征和導體實時溫度的影響［25］。而在實際測量時，其數值僅受溫度的影響。導體直流電阻與溫度的關系可以表征為式（2）。

 式（2）中：RCu，t2，RAl，t2分別為銅導體和鋁導體在 t2 時的電阻，RCu，t1，RAl，t1 分別為銅導體和鋁導體在 t1 時的電阻，KCu，KAl分部為銅導體和鋁導體的溫度系數。

 不 妨 取 t1 = 25，t2 = 30，易 得 KCu = 1.019，KAl =1.020。可見，盡管導體電阻與溫度成正比關系，但是由于測試過程中，溫度相對穩定，實際阻值也幾乎無變化。

1.2.2 接觸面電阻

 接觸面電阻分為固定接觸面電阻和活動接觸面電阻兩類。具體地，其又可分為集中電阻和表面電阻。集中電阻源于連接體兩端導體形狀差異導致的電流流

 線變化，影響因素只有導體形狀。表面電阻的影響因素包含導體材質、接觸面面積、接觸壓力、接觸面的污染情況等。一般地，運行中設備的上述幾個因素幾乎不變，因此其固定接觸面電阻幾乎不會有太大變化。然而，盡管活動接觸面的集中電阻相對穩定，但其表面電阻反映了活動面的數值，活動面接觸壓力的不穩定，也會導致活動接觸面表面電阻的不穩定。

1.2.3 接地回路的影響

 在變電檢修過程中，為了保障人身安全，往往會在檢修間隔內的檢修設備兩側合上相應的接地刀閘或者掛接地線，以保障檢修人員免受感應電的侵害。然而，接地刀閘合上后，接地回路的存在將會對設備導通回路電阻或者搭接面電阻的測量產生一定的影響。

 35 kV母線壓變間隔如圖3所示，在對該35 kV母線壓變停電檢修時，隔離開關將會打開，兩側接地刀閘合上以保障檢修人員安全。此時，若對隔離開關的回路導體電阻或者對部分搭接排的電阻進行測試，接地回路將會對回路電阻儀的測量回路產生直接影響。圖4 為隔離開關導通回路電阻測試接線圖，此時回路電阻測試儀測量電流的計算方法如式（3）所示。儀器測得的電流不僅包括了流經待測電阻的電流，還包括了流經接地回路的電流。回路電阻測試儀測得的測量值R'x 計算公式如式（4）所示，即為 Rx 與接地回路電阻Re1 + Re2的并聯值。

 式（3）中：I為回路電阻測試儀所測得的電流，Ix為流經隔離開關回路的電流，Ie為流經接地回路的電流。

 式（4）中：Re1與Re2分別為兩側接地回路的阻值。在變電檢修過程中，由于認為接地回路的電阻較大（mΩ級），相較于所測量的μΩ級，產生的影響有限，往往可以忽略接地回路對于測量結果的影響。然而，此論斷是出于定性的現場歷史經驗判斷，而非定量的仿真結果。并且隨著對于新建變電站的接地網電阻要求越來越高，在接地回路的電阻極小時，其將對回路電阻測量值產生的影響可能是不可忽視。另外一方面，當采用直流壓降法對GIS在長母線回路電阻測試時，往往需要拆除兩側接地排的一端，以消除并聯支路對測量結果的影響。可見接地回路的影響將對長回路的電阻測量產生直接影響，所以學者們提出了分段檢測、單/雙電壓表法結合、不拆解地線法等技術手段來提高測量效率和準確性［26-30］。但是，當前對于接地回路電阻的定量影響分析依舊處于空白階段。

 因此，本文立足于接地回路對回路電阻測試儀測量的影響這一實際問題，針對500 kV變電站內典型停電間隔場景，搭建常見設備的導通回路電阻以及搭接

 面回路電阻測試模型，并針對接地回路電阻進行靈敏度定量分析，總結歸納出接地回路對回路電阻測試影響的一般性結論。

2 算例仿真分析

2.1 算例描述

 圖5為江蘇某500 kV變電站主變35 kV設備區的電氣接線，本文基于Multisim 14.1搭建電氣模型，分別對1號低抗、2號電容器、1號站用變和I母PT間隔內設

 備進行仿真分析。考慮接地回路電阻的影響，測量部分隔離開關、斷路器的導通回路電阻以及部分搭接面電阻，并針對接地網電阻進行相應的靈敏度分析。本文忽略導線的電阻，圖中部分設備參數如下：斷路器導通回路電阻為30 μΩ，隔離開關導通回路電阻為100 μΩ，接地刀閘為120 μΩ，電容器每相111.98 μF，低抗繞組每相50 mΩ，串聯電抗器電抗為3.46 Ω，電感28.31 mH，直流電阻為25 mΩ，接地網電阻取100 mΩ。

2.2 算例仿真

 本文使用回路電阻測試儀測量隔離開關和斷路器導通回路和待測搭接面的回路電阻，在 Multisim 14.1軟件中采用 100 A 的恒流源，再輔以內阻為 10 μΩ 的電流表和內阻為1 GΩ的電壓表，實現回路電阻測試儀的功能。

2.2.1 1號低抗間隔

 圖6為1號低抗搭接面回路電阻仿真圖，由于斷路器導通電阻與搭接面回路電阻相近，因此這里僅對搭接面1在接地刀閘合分兩種狀態下分別進行回路電阻

 測量。測量值為 I x=100 A，Ux=2 mV，Rx=20 μΩ，結果表明實測值與測量值一致。盡管此時電流通過接地刀閘回路流經低抗繞組回到恒流源，但是由于低抗繞組直阻遠大于20 μΩ，所以無論接地網電阻如何降低，搭接面回路電阻也不會受到接地回路的影響（這里將接地網電阻設置為 0 mΩ 時，合上接地刀閘后，結果無變化）。

2.2.2 2號電容器間隔

 圖7為2號電容器間隔的回路電阻仿真圖，這里分別對搭接面1與搭接面2分別進行回路電阻測試，結果表明：

 1）搭接面1的回路電阻測試同1號電抗器間隔類似，由于串抗直阻（25 mΩ）的影響，無論接地回路的阻值如何降低，接地刀閘的合分狀態均不會影響到回路電阻的測量值變化。

 2）搭接面2由于恒流源的一側存在接地回路，其另一側是電容器，電容的隔直作用使得接地回路電流無法導通，因此接地刀閘的合分狀態也不會影響到回

路電阻的測量值變化。