架空线路试验.docx

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架空线路试验

第十一章架空线路试验

第一节概述

新建高压架空输电线路投入运行之前，一般都要进行绝缘电阻测量、相序相色核对和工频参数测量等项目试验。

电力系统的发展，输电线路走廊也越来越拥挤，双回路同杆架设或在同一输电线路走廊平行走向的情况就难于避免。

由于它们之间电磁耦合的作用，停电线路上会有感应电压产生，这给参数测量工作带来困难。

为了测试的安全和准确，参数测试之前应测量线路的感应电压。

如果感应电压接近于试验电压的数量级时，测量的误差将大到不可允许。

输电线路工频参数是工频电压作用下线路的电阻、电抗、电导和电纳等数值，它们与线路的长度、导线型号、相间距离、对地高度、排列方式、有无避雷线以及杆塔类型等有关。

试验之前应事先参照同类型线路或设计资料对参数进行估算，以便合理地选择试验设备和制定正确的试验方案。

第二节导线接头试验

一、接触电阻测量

架空线路的导线；引线和母线的接头是按照工艺规程的要求进行连接的，交接时要求进行质量检验，以保证运行中的安全。

导线的接头，要求其机械强度不低于导线本身抗拉强度的90％。

对接头的接触电阻要做电阻比测量，接头处的电阻不应大于导线本身等长段的电阻值。

电阻比测量通常采用电压降法，即在一段导线上通以大电流，测量接头段CD，和同一导线等长度段AB的电阻压降，如图11—1所示。

电压用0.5级毫伏表测量，测量连接点必须在电流连接点的内侧，并要离开一定距离，避免电流连接点发热或接触电阻压降影响毫伏表的测量精确度。

电源采用交流或直流均可，必须有足够大的容量，可输出600—1000A以上（电压5—6V）或更大。

电流回路的导线截面应足够大，连接要紧固。

通上电流后应先检查各接头的发热状况，选其温度较高的接头进行电阻比测量。

如用交流电源，应防止大电流发生器的磁场和测量回路中电感的影响，导致测量的误差。

减小电压回路的包围面（见图11—2中的影线部分），将电压引线纽绕以尽可能减少磁通穿过电压回路引起附加的感应电压。

为了进行比较可在被测接头两侧的不同点进行测量（见图11—2中虚线），以便相互比较判断接头质量。

二、温升试验

接头的温升试验同样可以鉴定接头连接质量的好坏。

如图11—2所示，在导线中通过额定电流，待发热稳定后测量接头温度和环境温度，并根据其温升判断接触是否符合要求。

铜导线接头容许温升为70℃，铝导线接头或铜铝接头的容许温升为60℃。

测温可用点温计、酒精温度计或热电偶进行，测量时测温探头应紧贴测点表面，必要时局部用石棉泥或其它绝热材料保温。

第三节绝缘电阻测量和核对相色

一、绝缘电阻测量

测量绝缘电阻是为了检查架空送电线路的绝缘状况，以便排除相对地或相间短路缺陷。

测试必须在晴朗干燥天气进行。

在确知线路上无人工作并通知末端人员后，用2500V兆欧表分别测量线路各相对地绝缘电阻，非被测试两相线路应接地。

读取绝缘电阻值后应先脱开兆欧表相线再停止摇动兆欧表，以免线路电容反充电损坏兆欧表。

测试完毕后。

将线路短路接地，并记录环境温度。

对所测得的数据应根据试验时具体情况进行分析判断。

线路太长、湿度过大、绝缘子表面污秽和结露等情况均能导致线路绝缘电阻偏低，但三相绝缘电阻值应大体一致。

二、相色核对

相色核对可与绝缘电阻测量一起进行。

核对相色时，通知线路末端将某一相接地，另两相开路。

如图11—3所示，兆欧表测得零阻值的相即为同一相色的两对应端。

三相对应轮换核对完毕后，将线路两端短路接地。

第四节参数测量

一、直流电阻测量

测量架空线路直流电阻是为了检查导线的连接是否良好，尽早发现基建施工中可能留下的隐蔽缺陷。

测试前，先根据设计资料提供的线路长度、导线型号和每公里欧姆电阻值估算线路全长的电阻值。

以便确定测试方法、选择试验设备和仪表量程，并作为测量结果的参考。

一般可用惠斯顿电桥测量，若线路太长，亦可采用电流电压表法测量。

此时直流电源可用蓄电池或具有滤波装置的硅整流电源。

测试时，先将线路接地放电，在线路末端将三相短接，如图11—4所示。

短接应良好，避免接触电阻造成误差，倘若线路上感应电压较高，可在线路末端做一点接地（见图11—4中虚线），但要避免在测量的直流回路之外造成寄生回路。

依次测得L1L2、L2L3和L3L1相线电阻RL1L2、RL2L3和RL3L1，并检查其数据是否合理，记录线路两端气温，并结束试验。

每相线路电阻值可按下式计算

（11-1）

（11-2）

（11-3）

式中RL1、RL2、RL3——各相线路电阻值，Ω；

r——惠斯顿电桥引线电阻值，Ω。

换算到温度20℃时的每公里电阻值，则为

（Ω/km）（11-4）

其中

式中K——温度换算系数

R20℃——在温度℃时的电阻值，Ω/km;

Rt——在温度t时的电阻值，Ω；

L——线路长度，km；

T——系数，铜导线取235，铝导线取228；

t——在测试时线路两端气温平均值，℃。

二、正序阻抗测量

预先估算试验电源容量，若设计资料提供了线路电阻值，可取其阻抗角因数cosφ为0.3来估算线路阻抗值，则试验电流为

（11-5）

若根据同类型线路的感抗估算试验电流，则试验电流为

（11-6）

上两式中：

试验电压U一般可取380V三相电源，那么试验电源容量为

（11-7）

试验接线按图11—5连接，线路末端三相短接，加电压前应将被试线路短路接地，充分释放线路上感应电荷。

合上电源待表计稳定后同时读取各表计指示；断开电源后审核所得数据的正确性并记录气温。

测试完毕后将被测线路短路接地。

线路的有效电阻和感抗由下式计算

正序阻抗

（11-8）

正序电阻

（11-9）

正序电抗

（11-10）

正序电感

（11-11）

上四式中P——试验实测三相总损耗功率，可用低功率瓦特表测量，W；

U——试验实测线电压平均值，V；

I——试验实测三相电流平均值，A；

L——线路长度，km；

f——试验电源频率，Hz。

三、零序阻抗测量

线路的零序阻抗数值差别较大，可先按下式估算

（Ω）（11-12）

式中H——地中电流等值深度，可取1000m；

Dav——导线的几何均距，m；

X0——线路零序电抗，Ω；

L——线路长度，km；

r——导线的等值半径，m，钢芯铝线为：

（m）;

d——导线直径，mm。

测量时试验电压可取220V，试验电流和电源容量可按下列经验公式估算

（A）（11-13）

（kVA）（11-14）

式中cosφ——功率因数，按0.3取值；

X0——全线零序电抗，按式（11—12）计算，Ω；

U——试验电压，V。

零序阻抗测量接线按图11—6连接，线路末端三相短路接地，电流表回路应接入电源相线；测量前线路应接地放电；合上电源待表计稳定，同时读取有关数据并记下气温；断开电源并检验试验数据合理后，方可告知试验结束。

根据所得数据进行计算

零序电阻

（11-15）

零序阻抗

（11-16）

零序电抗

（11-17）

零序电感

（11-18）

上四式中P——实测损耗功率，用低功率瓦特表测量，W；

U——实测试验电压，V；

I0——实测试验电流，A。

四、正序电容测量

线路不太长时，正序电容电流较小，应提高试验电压以减小测量误差。

一般试验采用几千伏到一万伏的高压电源，因此须用10／0.4kV配电变压器给线路升压。

线路正序电容可由下式估计

正序电纳

（S/km）（11-19）

正序电容

（F）（11-20）

正序容抗

（Ω）（11-21）

式中Dav——导线几何均距，m;

r——导线等值半径，见式（11—12）计算，m；

L——线路长度，km。

如测量试验电压为U，则试验电流入IC1和试验容量S为

（10-22）

（10-23）

正序电容测量接线按图11—7连接，线路末端三相开路；由于线问电导极小，如可不计，试验中可不接瓦特表；合上电源，读取稳定的数据后可按下列公式计算

正序电导

（11-24）

正序导内

（11-25）

正序电纳

（11-26）

正序电容

（11-27）

上四式中P——实测线路三相总损耗功率，W；

U——实测线电压平均值，V；

I——实测三相电流平均值，A；

L——全线长度，km；

F——电源频率，Hz。

五、零序电容测量

线路零序电容电流可按下列经验公式估算

（A）（11-28）

式中U——线路试验电压，V；

L——线路长度，km；

2.7~3.3——系数，有避雷线线路系数取3.3，无避雷线线路系数取2.7。

若线路带有用户母线或电力设备，电容电流增大，可考虑增加10％。

测量试验电源可用一台Y，yn或D，yn接线的10／0.4kV配电变压器将试验电压升到6~10kV,电源容量为

。

零序电容测量接线按图11—8连接，线路末端三相开路；如线路长度大于300km，为精确起见亦可在线路始末端同时测量电压，取其算术平均值。

根据试验所得数据进行计算

零序导纳

（11-29）

零序电导

（11-30）

零序电纳

（11-31）

零序电容

（11-32）

上四式中P——三相零序损耗功率，W；

Uav——始末两端电压平均值，V；

I——三相零序电流之和，A；

f——试验电源频率，Hz；

L——线路长度，km。

六、相间互感抗测量

L1相线路电流建立的磁通与L2相线路交链，而产生L2相感应电压，该电压值与L1相电流之比值叫做L1相线路对L2相的互感抗，即

（11-33）

完全换位的输电线路，三相之间的互感抗是相等的。

在测量试验时可分别于每相通以电流求出互感抗，然后取其平均值

（11-34）

（11-35）

式中U——未加电压相的对地感应电压，V；

I——加电压相的电流，A。

同理求得XML2、XML3。

相间互感抗测量接线按图11—9连接，线路末端三相短路接地，试验电源用单相接地电源，其容量根据线路的正序阻抗X1和零序阻抗X0确定

（11-36）

（11-37）

联解式（11—36）和式（11—37）得其自感抗XL，那么测量试验电流为

（A）（11-38）

测量试验容量为

（kVA）（11-39）

式中U——测量试验电压，V。

七、回路间互感抗测量

在平行的双回路线路中，若其中一回路中有不平衡电流流通，由于互感作用，则另一回路将有感应电压产生，它将对继电保护产生影响。

测量原理与相间互感抗测量相同，其接线按图11—10连接，两回路的始末端各自三相短接，末端接地，于一回路加试验电压并测其电流，用高内阻电压表测量另一回路的感应电压并由下式计算

互感阻抗

（Ω）（11-40）

互感抗

（H）（11-41）

式中I——加压线路中电流，A；

U——非加电压回路的感就电路，V；

f——电源频率，Hz。

测量试验电压一般是几百伏到几千伏，视线路长短和相互间距离而定。

八、回路间耦合电容测量

平行的双回路线路之间除了有磁的耦合外，同时存在电容锅合。

当分析回路间的传递过电压时，需要有双回路间的耦合电容数据。

回路间锅台电容测量接线按图11—11连接，回路1、2各自三相短路，对其中一回路（如回路1）加电压，测量另一回路（如回路2）经电流表的接地电流，根据电压和电流值按下式计算双回路间的耦合电容为

（μF）

（11-42）

式中U——实测试验电压，V；

I——实测回路入地电流，A

f——实测电源频率，Hz。

试验电压根据双回路线路平行长度、相互间距离而定，一般不低于10kV，以能读取电流数值为宜。

九、计算相间电容

在大多数情况下，高压输电线路都是经完全换位，三相对称的，各相相间电容和对地电容是相等的。

三相对称电压作用下负载的中性点电位为零，即与三相导线对地电容的中性点等电位，其等值电容图如图11—12所示。

导线对地电容即为线路零序电容C0，各相导线对地的等值电容为线路正序电容C1，即

（11-43）

所以相间电容

（11-44）

因此，利用所测线路正序电容C1和零序电容C0代入即可计算得到相间电容。

十、测量试验注意事项

（1）测量试验应有完善的组织措施和安全措施，两端通信联络应方便，被试线路应由主管部门交付现场试验，确保线路上无人工作，验明不带电源并做好安全接地。

（2）由于输电走廊中线路平行和线路端部变电所内电场的耦合，线路上常有感应电压产生，除了注意工作安全外，还应注意到感应电压对参数测量准确性的影响。

（3）线路短路接地；并充分放电后，感应电压可大为降低。

没有感应电压的线路参数测试，可用电源变压器中性点不接地或用隔离变压器给线路升压，以消除电源中的零序分量造成正序参数的测量误差。

但对于有感应电压存在的线路参数测试，这种测量试验接线使感应电压不得衰减，其正负序分量对于正序参数测量的影响不容忽视。

若采用中性点接地的电源，可以消除或降低感应电压对正序参数测量的干扰。

在零序参数测量时，除电源必须接地外，还应适当提高试验电压以提高测量的精度。

（4）试验设备和仪表应根据试验电压和有关数据事先进行估算和选择，仪表精确度一般不低于0.5级。

线路长度在200km以上时，为了减小线路分布电容对测量的影响，在测量电抗时应在末端加接电流表；在测量电容时应在末端加接电压表，线路电流和电压应取其首末端的平均值进行计算。

（5）线路上的附属设备，如阻波器应予以短接，线路避雷器和电压互感器应予以拆除，电容式电压互感器或耦合电容器可木拆除，但应在参数计算中予以扣除。

第五节长输电线路参数计算

在稳态正弦电压下，均匀长输电线路首末端电压U1和U2与电流I1和I2有如下关系

（11-45）

（11-46）

其中

式中Z——线路波阻抗；

γ——传播常数；

l——线路长度，km；

R＝线路单位长度的电阻，Ω／km；

L＝线路单位长度的电感，H／km；

g＝线路单位长度的电导，S／km；

C＝线路单位长度的电容，F／km。

若线路空载阻抗为Z0，短路阻抗为ZK，则从式（11—45）和式（11—46）求得

（11-47）

（11-48）

联解式（11—47）和式（11—48）得

（11-49）

（11-50）

将Z和γ代入式（11—49）和式（11—50），解得

（11-51）

（11-52）

从式（11—51）和式（11—52）可知，线路参数R、L、g和C由线路空载阻抗Z0和短路阻抗ZK决定。

为明了起见，将上式右边展开成级数，取其前两项，则得

（11-53）

（11-54）

略去线路R和g对线路空载阻抗和短路阻抗的影响，即取

、

、

（光速），即得

（11-55）

若略去

一项，得

（11-56）

（11-57）

由此可知，测量线路短路阻抗和开路阻抗进行参数计算乃是短输电线路参数的近似计算，其误差为

。

该误差与线路长度的平方（l2）成正比。

只有当线路长度l较小时，才可用式（11—56）和式（11—57）式计算。

若线路长度l较长，考虑到分布参数的作用，则应采用式（11—53）和式（11—54）计算。

实际上，若考虑到线路的有功损耗（及和身）以及大地的影响，其误差更大，尤其零序参数受到影响更大。

因此，通常当线路长度l＜200km时，采用集中参数计算，即按式（11—56）和式（11—57）计算，已满足实际要求。

当l＞200km时，采用式（11—53）和式（11—45）更为合理。