架空線路試驗

1、第十一章 架空線路試驗 第一節(jié) 概 述新建高壓架空輸電線路投入運行之前，一般都要進行絕緣電阻測量、相序相色核對和工頻參數測量等項目試驗。 電力系統(tǒng)的發(fā)展，輸電線路走廊也越來越擁擠，雙回路同桿架設或在同一輸電線路走廊平行走向的情況就難于避免。由于它們之間電磁耦合的作用，停電線路上會有感應電壓產生，這給參數測量工作帶來困難。為了測試的安全和準確，參數測試之前應測量線路的感應電壓。如果感應電壓接近于試驗電壓的數量級時，測量的誤差將大到不可允許。 輸電線路工頻參數是工頻電壓作用下線路的電阻、電抗、電導和電納等數值，它們與線路的長度、導線型號、相間距離、對地高度、排列方式、有無避雷線以及桿塔類型等有關。

2、試驗之前應事先參照同類型線路或設計資料對參數進行估算，以便合理地選擇試驗設備和制定正確的試驗方案。第二節(jié) 導線接頭試驗一、接觸電阻測量 架空線路的導線；引線和母線的接頭是按照工藝規(guī)程的要求進行連接的，交接時要求進行質量檢驗，以保證運行中的安全。導線的接頭，要求其機械強度不低于導線本身抗拉強度的90。 對接頭的接觸電阻要做電阻比測量，接頭處的電阻不應大于導線本身等長段的電阻值。 電阻比測量通常采用電壓降法，即在一段導線上通以大電流，測量接頭段CD，和同一導線等長度段AB的電阻壓降，如圖111所示。 電壓用0.5級毫伏表測量，測量連接點必須在電流連接點的內側，并要離開一定距離，避免電流連接點發(fā)熱或

3、接觸電阻壓降影響毫伏表的測量精確度。 電源采用交流或直流均可，必須有足夠大的容量，可輸出6001000A以上(電壓56V)或更大。電流回路的導線截面應足夠大，連接要緊固。通上電流后應先檢查各接頭的發(fā)熱狀況，選其溫度較高的接頭進行電阻比測量。如用交流電源，應防止大電流發(fā)生器的磁場和測量回路中電感的影響，導致測量的誤差。減小電壓回路的包圍面(見圖112中的影線部分)，將電壓引線紐繞以盡可能減少磁通穿過電壓回路引起附加的感應電壓。為了進行比較可在被測接頭兩側的不同點進行測量(見圖112中虛線)，以便相互比較判斷接頭質量。 二、溫升試驗 接頭的溫升試驗同樣可以鑒定接頭連接質量的好壞。如圖112所示，在

4、導線中通過額定電流，待發(fā)熱穩(wěn)定后測量接頭溫度和環(huán)境溫度，并根據其溫升判斷接觸是否符合要求。 銅導線接頭容許溫升為70，鋁導線接頭或銅鋁接頭的容許溫升為60。測溫可用點溫計、酒精溫度計或熱電偶進行，測量時測溫探頭應緊貼測點表面，必要時局部用石棉泥或其它絕熱材料保溫。第三節(jié) 絕緣電阻測量和核對相色一、絕緣電阻測量 測量絕緣電阻是為了檢查架空送電線路的絕緣狀況，以便排除相對地或相間短路缺陷。 測試必須在晴朗干燥天氣進行。在確知線路上無人工作并通知末端人員后，用2500V兆歐表分別測量線路各相對地絕緣電阻，非被測試兩相線路應接地。讀取絕緣電阻值后應先脫開兆歐表相線再停止搖動兆歐表，以免線路電容反充電

5、損壞兆歐表。測試完畢后。將線路短路接地，并記錄環(huán)境溫度。對所測得的數據應根據試驗時具體情況進行分析判斷。線路太長、濕度過大、絕緣子表面污穢和結露等情況均能導致線路絕緣電阻偏低，但三相絕緣電阻值應大體一致。 二、相色核對 相色核對可與絕緣電阻測量一起進行。核對相色時，通知線路末端將某一相接地，另兩 相開路。如圖113所示，兆歐表測得零阻值的相即為同一相色的兩對應端。三相對應輪換核對完畢后，將線路兩端短路接地。第四節(jié) 參 數 測 量 一、直流電阻測量 測量架空線路直流電阻是為了檢查導線的連接是否良好，盡早發(fā)現(xiàn)基建施工中可能留下的隱蔽缺陷。 測試前，先根據設計資料提供的線路長度、導線型號和每公里歐姆

6、電阻值估算線路全長的電阻值。以便確定測試方法、選擇試驗設備和儀表量程，并作為測量結果的參考。 一般可用惠斯頓電橋測量，若線路太長，亦可采用電流電壓表法測量。此時直流電源可用蓄電池或具有濾波裝置的硅整流電源。 測試時，先將線路接地放電，在線路末端將三相短接，如圖114所示。短接應良好，避免接觸電阻造成誤差，倘若線路上感應電壓較高，可在線路末端做一點接地(見圖114中虛線)，但要避免在測量的直流回路之外造成寄生回路。 依次測得L1L2、L2L3和L3L1相線電阻RL1L2、RL2L3和RL3L1，并檢查其數據是否合理，記錄線路兩端氣溫，并結束試驗。每相線路電阻值可按下式計算 (11-1) (11-

7、2) (11-3)式中 RL1、RL2、RL3各相線路電阻值，； r惠斯頓電橋引線電阻值，。換算到溫度20時的每公里電阻值，則為 (/km) (11-4)其中 式中K溫度換算系數R20在溫度時的電阻值，/km;Rt在溫度t時的電阻值，；L線路長度，km；T系數，銅導線取235，鋁導線取228；t在測試時線路兩端氣溫平均值，。二、正序阻抗測量預先估算試驗電源容量，若設計資料提供了線路電阻值，可取其阻抗角因數cos為0.3來估算線路阻抗值，則試驗電流為 (11-5)若根據同類型線路的感抗估算試驗電流，則試驗電流為 (11-6)上兩式中：試驗電壓U一般可取380V三相電源，那么試驗電源容量為 (11

8、-7)試驗接線按圖115連接，線路末端三相短接，加電壓前應將被試線路短路接地，充分釋放線路上感應電荷。合上電源待表計穩(wěn)定后同時讀取各表計指示；斷開電源后審核所得數據的正確性并記錄氣溫。測試完畢后將被測線路短路接地。線路的有效電阻和感抗由下式計算正序阻抗 (11-8)正序電阻 (11-9)正序電抗 (11-10)正序電感 (11-11)上四式中P試驗實測三相總損耗功率，可用低功率瓦特表測量，W；U試驗實測線電壓平均值，V；I試驗實測三相電流平均值，A；L線路長度，km； f試驗電源頻率，Hz。三、零序阻抗測量線路的零序阻抗數值差別較大，可先按下式估算 () (11-12)式中H地中電流等值深度，

9、可取1000m；Dav導線的幾何均距，m；X0線路零序電抗，；L線路長度，km；r導線的等值半徑，m，鋼芯鋁線為： (m);d導線直徑，mm。測量時試驗電壓可取220V，試驗電流和電源容量可按下列經驗公式估算 （A） （11-13） （kVA） (11-14)式中 cos功率因數，按0.3取值； X0全線零序電抗，按式 (1112)計算，； U試驗電壓，V。零序阻抗測量接線按圖116連接，線路末端三相短路接地，電流表回路應接入電源相線；測量前線路應接地放電；合上電源待表計穩(wěn)定，同時讀取有關數據并記下氣溫；斷開電源并檢驗試驗數據合理后，方可告知試驗結束。根據所得數據進行計算零序電阻 (11-15

10、)零序阻抗 (11-16)零序電抗 (11-17)零序電感 (11-18)上四式中P實測損耗功率，用低功率瓦特表測量，W；U實測試驗電壓，V；I0實測試驗電流，A。 四、正序電容測量 線路不太長時，正序電容電流較小，應提高試驗電壓以減小測量誤差。一般試驗采用幾千伏到一萬伏的高壓電源，因此須用100.4kV配電變壓器給線路升壓。線路正序電容可由下式估計正序電納 (S/km) (11-19)正序電容 (F) (11-20)正序容抗 () (11-21)式中 Dav導線幾何均距，m;r導線等值半徑，見式(1112)計算，m； L線路長度，km。如測量試驗電壓為U，則試驗電流入IC1和試驗容量S為 （

11、10-22） (10-23)正序電容測量接線按圖117連接，線路末端三相開路；由于線問電導極小，如可不計，試驗中可不接瓦特表；合上電源，讀取穩(wěn)定的數據后可按下列公式計算正序電導 (11-24)正序導內 (11-25)正序電納 (11-26)正序電容 (11-27)上四式中P實測線路三相總損耗功率，W；U實測線電壓平均值，V；I實測三相電流平均值，A；L全線長度，km；F電源頻率，Hz。五、零序電容測量線路零序電容電流可按下列經驗公式估算 (A) (11-28)式中 U線路試驗電壓，V； L線路長度，km； 2.73.3系數，有避雷線線路系數取3.3，無避雷線線路系數取2.7。若線路帶有用戶母線

12、或電力設備，電容電流增大，可考慮增加10。 測量試驗電源可用一臺Y，yn或D，yn接線的100.4kV配電變壓器將試驗電壓升到610kV,電源容量為。零序電容測量接線按圖118連接，線路末端三相開路；如線路長度大于300km，為精確起見亦可在線路始末端同時測量電壓，取其算術平均值。根據試驗所得數據進行計算零序導納 （11-29）零序電導 （11-30）零序電納 （11-31）零序電容 (11-32)上四式中P三相零序損耗功率，W；Uav始末兩端電壓平均值，V；I三相零序電流之和，A；f試驗電源頻率，Hz；L線路長度，km。六、相間互感抗測量L1相線路電流建立的磁通與L2相線路交鏈，而產生L2相

13、感應電壓，該電壓值與L1相電流之比值叫做L1相線路對L2相的互感抗，即 (11-33)完全換位的輸電線路，三相之間的互感抗是相等的。在測量試驗時可分別于每相通以電流求出互感抗，然后取其平均值 (11-34) (11-35)式中 U未加電壓相的對地感應電壓，V； I加電壓相的電流，A。同理求得XML2、XML3。相間互感抗測量接線按圖119連接，線路末端三相短路接地，試驗電源用單相接地電源，其容量根據線路的正序阻抗X1和零序阻抗X0確定 (11-36) (11-37)聯(lián)解式(1136)和式(1137)得其自感抗XL，那么測量試驗電流為 (A) (11-38)測量試驗容量為 (kVA) (11-3

14、9)式中 U測量試驗電壓，V。七、回路間互感抗測量 在平行的雙回路線路中，若其中一回路中有不平衡電流流通，由于互感作用，則另一回路將有感應電壓產生，它將對繼電保護產生影響。測量原理與相間互感抗測量相同，其接線按圖1110連接，兩回路的始末端各自三相短接，末端接地，于一回路加試驗電壓并測其電流，用高內阻電壓表測量另一回路的感應電壓并由下式計算互感阻抗 () (11-40)互感抗 (H) (11-41)式中I加壓線路中電流，A；U非加電壓回路的感就電路，V；f電源頻率，Hz。測量試驗電壓一般是幾百伏到幾千伏，視線路長短和相互間距離而定。八、回路間耦合電容測量平行的雙回路線路之間除了有磁的耦合外，同

15、時存在電容鍋合。當分析回路間的傳遞過電壓時，需要有雙回路間的耦合電容數據?；芈烽g鍋臺電容測量接線按圖1111連接，回路1、2各自三相短路，對其中一回路(如回路1)加電壓，測量另一回路(如回路2)經電流表的接地電流，根據電壓和電流值按下式計算雙回路間的耦合電容為 （F）（11-42）式中U實測試驗電壓，V；I實測回路入地電流，Af實測電源頻率，Hz。試驗電壓根據雙回路線路平行長度、 相互間距離而定，一般不低于10kV，以能讀取電流數值為宜。 九、計算相間電容在大多數情況下，高壓輸電線路都是經完全換位，三相對稱的，各相相間電容和對地電容是相等的。三相對稱電壓作用下負載的中性點電位為零，即與三相導線

16、對地電容的中性點等電位，其等值電容圖如圖1112所示。導線對地電容即為線路零序電容C0，各相導線對地的等值電容為線路正序電容C1，即 (11-43)所以相間電容 (11-44)因此，利用所測線路正序電容C1和零序電容C0代入即可計算得到相間電容。十、測量試驗注意事項 (1)測量試驗應有完善的組織措施和安全措施，兩端通信聯(lián)絡應方便，被試線路應由主管部門交付現(xiàn)場試驗，確保線路上無人工作，驗明不帶電源并做好安全接地。 (2)由于輸電走廊中線路平行和線路端部變電所內電場的耦合，線路上常有感應電壓產生，除了注意工作安全外，還應注意到感應電壓對參數測量準確性的影響。 (3)線路短路接地；并充分放電后，感應

17、電壓可大為降低。沒有感應電壓的線路參數測試，可用電源變壓器中性點不接地或用隔離變壓器給線路升壓，以消除電源中的零序分量造成正序參數的測量誤差。但對于有感應電壓存在的線路參數測試，這種測量試驗接線使感應電壓不得衰減，其正負序分量對于正序參數測量的影響不容忽視。若采用中性點接地的電源，可以消除或降低感應電壓對正序參數測量的干擾。在零序參數測量時，除電源必須接地外，還應適當提高試驗電壓以提高測量的精度。 (4)試驗設備和儀表應根據試驗電壓和有關數據事先進行估算和選擇，儀表精確度一般不低于0.5級。線路長度在200km以上時，為了減小線路分布電容對測量的影響，在測量電抗時應在末端加接電流表；在測量電容

18、時應在末端加接電壓表，線路電流和電壓應取其首末端的平均值進行計算。(5)線路上的附屬設備，如阻波器應予以短接，線路避雷器和電壓互感器應予以拆除，電容式電壓互感器或耦合電容器可木拆除，但應在參數計算中予以扣除。第五節(jié) 長輸電線路參數計算 在穩(wěn)態(tài)正弦電壓下，均勻長輸電線路首末端電壓U1和U2與電流I1和I2有如下關系 (11-45) (11-46)其中 式中Z線路波阻抗；傳播常數；l線路長度，km； R線路單位長度的電阻，km； L線路單位長度的電感，Hkm； g線路單位長度的電導，Skm； C線路單位長度的電容，F(xiàn)km。若線路空載阻抗為Z0，短路阻抗為ZK，則從式(1145)和式(1146)求得 (11-47) (11-48)聯(lián)解式(1147)和式(1148)得 (11-49) (11-50)將Z和代入式(1149)和式(1150)，解得 (11-51) (11-52)從式(1151)和式(1152)可知，線路參數R、L、g和C由線路空載阻抗Z0和短路阻抗ZK決定。為明了起見，將上式右邊展開成級數，取其前兩項，則得 (11-53) (11-54)略去線路R和g對線路空載阻抗和短路阻抗的影響，即取、（光速），即得 （11-55）