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中試控股技術研究院魯工為您講解：330kV輸電線路參數測試系統

ZSXL-Y輸電線路異頻參數測試系統

測量線路間互感和耦合電容(線路直阻采用專門的線路直阻儀進行測量)
DSP數字信號處理器為內核
參考標準： DL/T 741-2010

輸電線路異頻參數測試系統：集成異頻測試電源、測量儀表、數學模型于一體，消除強干擾的影響，保證儀器設備的安全，能極其方便快速、準確地測量輸電線路的工頻參數。輸電線路是用變壓器將發電機發出的電能升壓后，再經斷路器等控制設備接入輸電線路來實現。結構形式，輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。輸電線路試驗為離線檢測和在線檢測，運用帶電作業或其他作業方式對桿塔本體、基礎、架空導地線、絕緣子、金具及接地裝置等的運行狀態進行檢測，可以對線路運行狀態及可靠性提供評估依據，對線路狀態檢修提供可靠的分析數據，對線路事故、故障的原因進行分析判斷及提前防范的作用。

參數
儀器供電電源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
儀器內部異頻電源特性 最大輸出電壓 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大輸出電流 5A
輸出頻率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因數在0.1～1.0時，±0.5%讀數±1個字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大輸出功率 三相3×3kW(9kW)
具備測量兩相線路的功能(包括直流輸電線路和電氣化鐵路牽引線路)
測量范圍 電容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
線路長度從0.3km到400km均應能夠穩定準確測試
測量分辨率 電容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
測量準確度 電容 ≥1μF時，±1%讀數±0.01μF
＜1μF時，±3%讀數±0.01μF
阻抗 ≥1Ω時，±1%讀數±0.01Ω
＜1Ω時，±3%讀數±0.01Ω
阻抗角 測試條件：電流＞0.1A
±0.3°(電壓＞1.0V)，±0.5°(電壓:0.2V～1.0V)

輸電線路的常見問題及維護對策
1.電桿積水冰凍 
電桿積水冰凍主要是因為電桿積水，水分進入到電桿內部，冰凍以后膨脹對電桿造成破壞。在維護工作中應該做好四方面的工作：第一是在有可能積水的地段，做好封堵工作，或者將電桿外基封實；

第二是在冰凍期到來以前，對線路上所有的電桿進行不要的檢查，并針對出現的問題進行維護；第三是在施工以前檢查電桿的質量；第四是在積水冰凍以前及時的清理，并保證水流的暢通。 
2.倒桿塔 
對于倒桿塔的維護工作，首先應該做好桿塔的管護工作，并且針對桿塔的出現的問題進行相應的調整，比如因質量問題要及時更換等；其次要對拉線進行必要的檢查和維護工作，從而保證整個輸電線路穩定的運行，同時及時的補全輸電線路構件損失，穩定桿塔的受力；

最后在特殊天氣時增強對線路的巡檢工作，并在巡檢是注意導線連接處的受熱問題。 
3.雷擊 
雷擊能夠對輸電線路造成巨大的直接和間接傷害，因此要加強在此方面的維護工作。其主要的維護策略分為四個方面：第一嚴格落實避雷線的架設，做好防雷基本工作；第二是降低桿塔的接地電阻，提高桿塔的抗雷擊能力；第三是架設相應的耦合地線，以對雷擊電流進行分流；

第四是增強線路的絕緣性，并裝置自動重合閘。 
4.線路觸電 
線路觸電給線路維護人員帶來了生命威脅，因此應該對這方面的維護工作給予高度的重視。在實際維護工作中，首先應該保證維護人員進行作業時相關工具的絕緣性和作業活動的安全距離；

其次應該嚴格的規范接地操作的規范性，做好自我防護工作；最后應該做好桿塔工作的監護工作，保證維護工作的有效性

電力系統由發電廠（發電機、升壓變）、220-500kV高壓輸電線路、區域變電站（降壓變壓器）、35-110kV高壓配電線路（用戶、降壓變壓器）和6-10kV配電線路以及220V380V低壓配電線路組成。

其中高壓輸電線路、低壓配電線路是連接發電、供電、用電之間的橋梁，極其重要！

輸電線路工頻參數包含線路的正序電容、零序電容、正序阻抗、零序阻抗、線路間的互感電抗和耦合電容測量；

新建高壓輸電線路再投入運行之前，除了檢查線路絕緣情況、核對相位外，還應測量各種工頻參數值，作為計算系統短路電流、繼電保護整定、推算潮流分布和選擇合理運行方式等工作的實際依據。

本文為大家詳細介紹工頻線路一些參數的測量方法。注：本文討論的線路參數均指三相導線的平均值，即按三相線路通過換位后獲得完全對稱。對不換位線路，因其不對程度較小，也可以近似地試用。

一測量線路各相的絕緣電阻

測量絕緣電阻，是為了檢查線路絕緣狀況，以及有無接地或相間短路等缺陷。一般應在沿線天氣良好情況下（不能在雷雨天氣）進行測量。首先將被測線路三相對地短接，以釋放線路電容積累的靜電荷，從而保證人身和設備安全。

測量時，應拆除三相對地的短路接地線，然后測量各相對地是否還有感應電壓（測量表計用高內阻電壓表，好用靜電電壓表），若還有感應電壓，應采取措施消除，以保證測試工作的安全和測量結果的準確。

測量線路的絕緣電阻時，應確知線路上無人工作，并得到現場指揮允許工作的命令后，將非測量的兩相短路接地，用2500 - 5000V兆歐表，輪流測量每一相對其他兩相及地間的絕緣電阻。若線路長，電容量較大時，應在讀取絕緣電阻值后，先拆去接于兆歐表L端子上的測量導線，再停兆歐表，以免反充電損壞兆歐表。測量結束后應對線路進行放電。測量線路各相絕緣電阻接線圖如圖1所示。

核對相位

通常對新建線路，應核對其兩端相位是否一致，以免由于線路兩側相位不一致，在投入運行時造成短路事故。

核對相位的方法很多，一般用兆歐表和指示燈法。指示燈法又分干電池和工頻低壓電源兩種。

1．兆歐表法

圖2是用兆歐表核對相位的接線圖。

用兆歐表核對相位接線圖

圖2：用兆歐表核對相位接線圖

在線路的始端一相接兆歐表的L端，而兆歐表的E端接地，在線路末端逐相接地測量；若兆歐表的指示為零，則表示末端接地相與始端測量相同屬于一相。按此方法，定出線路始、末兩端的A、B、C相。

2．指示燈法

指示燈法是將圖2中兆歐表換成電源和和指示燈串聯測量，若指示燈亮．則表示始、末兩端同屬于一相，但應注意感應電壓的影響，以免造成誤判斷。

測量直流電阻

測量直流電阻是為了檢查輸電線路的連接情況和導線質量是否符合要求。

根據線路的長度、導線的型號和截面，初步估計線路電阻值，以便選擇適當的測量方法和電源電壓。一般采用較簡單的電流、電壓表法測量，尤其對有感應電壓的線路更為必要。此外，也可用單臂電橋測量。電流電壓表法常用來測量較長的線路，電源可直接用變電所內的蓄電池。但要注意，不能影響開關和繼電保護可靠動作。

測量時，先將線路始端接地，然后末端三相短路。短路連接應牢靠，短路線要有足夠的截面。待始端測量接線接好后，拆除始端的接地進行測量，原理接線如圖3所示。

電流電壓表法測量線路直流電阻接線圖

圖3：電流電壓表法測量線路直流電阻接線圖

PA—直流電流表；PV—直流電壓表

逐次測量AB、BC和CA相，井記錄電壓值、電流值和當時線路兩端氣溫。連續測量三次，取其算術平均值，并由以下各式計算每兩相導線的串聯電阻（如果用電橋測量，能直接測出兩相導線的串聯電阻值）。

AB相   RAB＝UAB／IAB

BC相   RBC＝UBC／IBC

CA相   RCA＝UCA／ICA

然后換算成20℃時的相電阻，換算方法如下

Ra＝（RAB＋RCA－RBC）／2

Rb＝(RAB＋TBC－RCA) ／2

Rc＝(RBC＋RCA－RAB) ／2

并按線路長度折算為每千米的電阻。

    中試控股電力講解在輸電線路絕緣子串中，一旦出現不良絕緣子，該絕緣子串就與

完好絕緣子串在電氣性能、溫度分布等方面出現差異。若采取科學方法辨識這些差異，

就可以測出不良絕緣子。

不良絕緣子與完好絕緣子的差異歸納起來主要有以下幾方面。

 (一)不良絕緣子分擔的電壓降低

圖4—8給出了完好絕緣子串和不良絕緣子的絕緣子串的電壓分布瞳線。由圖4—8可見，

當絕緣子串中有不良絕緣子時，不良絕緣子上分擔的電壓降低，降低的程度決定于不良

絕緣子所處的位置及其絕緣電阻的大小等。因此，測量絕緣子串的電壓分布，可以檢出

不良絕緣子。根據這個原理研究的測量方法有火花間隙法、靜電電壓表法、音響脈沖法

等

圖4—8沿串中絕緣子的電壓分布(220kV)

    1一完好絕緣子串；2—#10絕緣子； 3—#4絕緣子

 (二)不良絕緣子的絕緣電阻降低

中試控股電力講解良好絕緣子的絕緣電阻一般在2000MΩ左右，規程規定，當絕緣子的

絕緣電阻低于30MΩ時，應判定為不良絕緣子。絕緣電阻愈低，說明其劣化愈嚴重。根

據這個原理提出的測量方法有兆歐表法等。

 (三)泄漏電流引起絕緣子表面發熱

由上述可知，當絕緣子絕緣良好時，其絕緣電阻極高，泄漏電流僅沿其表面流過，且很

小(為微安級)不足以引起絕緣子表面發熱。

對不良絕緣子而言，由于其體積絕緣電阻很低，其泄漏電流不僅沿絕緣子表面流過，而

且也沿其內部流過。體積泄漏電流的大小決定于絕緣子的劣化程度。當絕緣子為零值時

，其體積泄漏電流最大，而表面泄漏電流趨于零。顯然，絕緣子表面不會發熱。由于零

值絕緣分擔的電壓趨于零，所以使絕緣子串中良好絕緣子分擔的電壓增大，導致其泄漏

電流增大，使絕緣子溫度升高，造成良好絕緣子與零值絕緣子間的溫度差異。根據這個

原理提出的測量方法有變色涂料法、紅外線測溫法等。

 (四)不良絕緣子存在的微小裂紋引起局部放電而產生電磁超聲波和雜音電流

在不良絕緣子存在裂紋，進入氣體后，電場分布將發生畸變，所以氣體分擔的場強高。

又由于氣體的絕緣強度比絕緣子低，因而易在氣體中發生局部放電，并產生電磁波、超

聲波和雜音電流。根據這個原理研究出的檢測方法主要有超聲波檢測法。

上述諸方法雖能檢出不良絕緣子，但存在著準確性差、勞動強度大、效率低等缺點。

特別是隨著電壓等級提高，線路愈來愈長，絕緣子串中的片數愈來愈多，探索新的檢測

方法對從事線路維護、管理的電力工作者來說，就愈加突出和重要了。

二、檢測不良絕緣子的新方法

國內外不斷探索檢測不良絕緣子的新方法，有的已研制出新的儀器并用于現場，有的尚

處于試驗室研究階段，這些方法主要有以下幾種。

(一)自爬式不良絕緣子檢測器

圖4—9所示用于500kV超高壓線路的自爬式不良絕緣子檢測器的檢測系統框圖，這主要

由自爬驅動機構和絕緣電阻測量裝置組成。檢測時用電容器將被測絕緣子的交流電壓分

量旁路，并在帶電狀態下測量絕緣子的絕緣電阻。根據直流絕緣電阻的大小判斷絕緣子

是否良好。當絕緣子的絕緣電阻值低于規定的電阻值時，即可通過監聽擴音器確定出不

良絕緣子，同時還可以從盒式自動記錄裝置再現的波形圖中明顯地看出不良絕緣子部位

。當檢測V型串和懸垂串時，可借助于自重沿絕緣子下移，不需特殊的驅動機構。

(二)電暈脈沖式檢測器   

中試控股電力講解這是一種專門在地面上使用的檢測器，它既可用于檢測平原地區線路

，也可用于檢測山區線路，其特點是：

(1)重量輕，體積小，電源為1號電池，使用方法安全。

(2)不用登桿，在地面即可檢測。

(3)先以鐵塔為單元粗測，若判定該鐵塔有不良絕緣子時，再逐個絕緣子細測。

(4)采用微機系統進行邏輯分析、處理，檢測效率較高。

在輸電線路運行中，絕緣子串的連接金具處會產生電暈，并形成電暈脈沖電流通過鐵塔

流入地中。電暈電流與各相電壓相對應，只發生一定的相位范圍內。若把正負極性的電

流分開，則同極性各相的脈沖電流相位范圍的寬度比各相電壓間的相位差還小。采用適

當的相位選擇方法便可以分別觀測各相脈沖電流ika、ikb、ikc，

ea、eb、ec一a、b、c三相的對地電壓

對各相電暈脈沖分別進行計數，并選出最大最小的計數值，取兩者的比值(最大／最小)

即不同指數，作為差別依據。當同一桿塔的三相絕緣子串無不良絕緣子時，各相電暈脈

沖處于平衡狀態，此時比值接近于1；當有不良絕緣子時，則各相電暈脈沖處于不平衡

狀態，該比值將與1有較大偏差。電暈脈沖式檢測器就是根據此原理研制的。

圖4—11檢測器檢測系統框圖

圖4-11示出該檢測器的檢測系統框圖，它由四部分組成：

(1)電暈脈沖信號形成回路。

(2)周期信號形成回路。

(3)各相電暈脈沖計數回路。

(4)各鐵塔不同指數的計算和顯示回路。

    (三)電子光學探測器

    電子光學探測器是應用電子和離子在電磁場中的運動與光在光學介質中傳播的相似

性的概念和原理[即帶電粒子(電子、離子)在電磁場中(電磁透鏡)可聚焦、成像與偏轉]

制造的。

    架空輸電線路絕緣子串中每片絕緣子的電壓分布是不均勻的，離導線最近的幾片絕

緣子上電壓降最大。當出現零值絕緣子時，沿絕緣子串的電壓將重新分布，離導線最近

的幾片絕緣子上的電壓將急劇升高，會引起表面局部放電或者增加局部放電的強度。而

根據表面局部放電時產生光輻射的強度，就可知道絕緣子串的絕緣性能。

    如圖4—12所示，被監測的絕緣子表面局部放電、電暈放電和絕緣子的光影像，通

過物鏡輸入亮度增強器的光陰極、電子由光陰極逸出，形成電子電流，依據電子電流密

度的平面分布可顯示出原有光影像的亮度分布。焦距調節系統電子加速，從而使亮度增

強器熒光屏發光。這樣，原來形成的光影像中途經過電子影像，又重新變為光影像。在

影像傳遞過程中，磁場系統將電子加速，使原有光影像的亮度增加(可達105倍)。亮度

增強器可以實現由地面遠距離(5～50m)測量輸電線路的懸式絕緣子串上的表面局部放電

時的微弱光亮。

  圖4—12懸式絕緣子串用的電子光學探測器結構示意圖

G一受監測絕緣子；J一照相膠卷；H一物鏡光圈；Ol、O2一輸入(輸出)  物鏡(目鏡)；R

一可調電阻；Vt一光電三極管；O3一透鏡；CL一濾光器；ΦK一光陰極；L一焦距調節系

統；D一電源；P一亮度增強熒光屏

    當在夜間進行探測時，為了區別絕緣瓷件表面局部放電和其他外界光源的干擾(月

光和照明)，提高信噪比，可采用脈沖電源對亮度增強器供電。因為表面局部放電是發

生在絕緣子所施加交流電壓的最大值附近，其頻率為100Hz，而外界光輝強度與電網頻

率無關。當絕緣瓷件在僅出現表面局部放電時(1～6ms)，按接近于100Hz的頻率將亮度

增強器投入，將會使背景微弱爆光和外界干擾光輝減弱。在電子光學探測器的熒光屏上

，將觀察到與電網頻率和亮度增強器合拍的表面局部放電的亮區脈動。此脈動可將表面

局部放電的光強與減弱的不脈動外界干擾光輝區別開來。實際檢測中，有缺陷的絕緣子

串中表面局部放電的光輻射強度超過平均光輻射強度。

    利用電子光學探測器來評價離導線最近的第一片絕緣子上的表面局部放電的光輻射

強度與平均光輻射強度差的方法是，利用電子光學探測器的靈敏度閾值丸與光學輸入系

統諸參數的關系進行分析，其關系式為：

式中： ——輸入系統的透射系數；

D/F——輸入目鏡的計量光強（相對孔、光圈）；

A——常數；

L——與輻射源的距離。

    減少 （關于輸入光圈），當D減少到某一值時，平均光強不再出現在電子光學探測

器的熒光屏上。屏上將僅顯示出有缺陷絕緣子的表面局部放電。然后，再進一步對靠近

導線的第一片絕緣子表面放電的光輻射強度與平均光輻射進行比較。若此光輻射強度超

過無不良絕緣子存在時的光輻射強度，就可以根據表面局部放電的光輻射強度與絕緣子

上的電壓關系曲線，找到靠近導線的第一片絕緣子上分布的電壓。根據得到的分布電壓

值與良好絕緣子串第一片絕緣子的正常分布電壓值的差別，便可判斷出是否存在不良絕

緣子。這種探測方法效率很高。

    但是，電子光學探測器僅能判斷出絕緣子串中是否存在零值絕緣子，不能確定到底

有幾片零值絕緣子以及它們的位置。

    (四)利用紅外熱像儀檢測不良絕緣子

    由上述可知，不良絕緣子與良好絕緣子的表面溫度存在差異，但這種差異很小，所

以用一般的測溫方法難以分辨。用紅外熱像儀絕緣子表面的溫度分布轉換成圖像，以直

觀、形象的熱像圖顯示出來，再根據熱像圖檢測不良絕緣子

在圖4—14(a)中，上、下兩片絕緣子均為良好絕緣子。為模擬不良絕緣子，將上片絕緣

子的鐵帽接地，并在鐵帽和鐵腳并聯一對間隙距離為1mm的小球，當電壓施加于下片絕

緣子的鐵腳時，上片絕緣子的小球間隙放電，使上片絕緣子經小球間隙的電弧短接，因

而其溫度很低，僅在小球間隙放電處有一亮點，。對下片絕緣子，因其承受電壓較高，

泄漏電流較大，產生的損耗就大，鐵帽與瓷介質溫度較高，故在熱像圖中顯得較明顯，

。由此可見，當絕緣子串中出現不良絕緣子時，   紅外熱像圖上顯示的溫度是不連續

的，溫度分布斷開處即為不良絕緣子的位置。

    利用紅外成像法來檢測不良絕緣子，簡單方便、速度快、效率高，甚至可普查每串

絕緣子，還可結合檢測進行巡線，是高壓、超高壓及特高壓輸電線路不良絕緣子的檢測

方向。