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中試控股技術研究院魯工為您講解：高壓輸電線路綜合測試系統

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。

高壓直流輸電近年來在世界上得到了訊速的發展，到目前為止，總容量達50GQW左右。

其中，在我國相繼建成了100KV舟山海底電纜送電工程、500KV葛上直流輸電工程、

500KV天廣直流輸電工程，以及正在建設的三峽直流輸電工程。因此，如何提高直流線

路運行的安全性與可靠性已成為迫切需要解決的問題，而高壓直流線路保護則是直流線

路安全穩定運行的基本保障，因此，有必要對直流線路保護的主保護-行波保護的原理

與保護方案進行進一步的研究與改進。

1中試控股電力講解系統故障特征及其線路保護

1.1 高壓直流輸電技術的優越性及其應用

現代直流輸電技術普遍采取交流－直流－交流的換流方式，高壓直流輸電技術之所以得

到如此蓬勃的發展，是因為它和交流輸電相比，具有明顯的優越性：

1） 同樣截面的導線能輸送更大的功率，并且有功損耗更??；

2）直流輸電能迅速精確地實現多目標控制，以提高電能質量和供電可靠性；

3） 流只有正負兩極，輸電線路結構簡單，而且當輸電距離大于交直流輸電等價距離時

直流線路更節省投資；

4） 每根導線都可以作為一個獨立回路運行，并且可以采用大地或海水作回路；

5） 直流線路在穩態運行時沒有電容電流，沿線電壓分布比較平衡，并且沒有集膚效應

；

6） 電纜線路可以在較高的電位梯度下運行；

7） 直流輸電的兩端交流系統之間有存在同步運行穩定問題；

8） 可以聯絡兩個不同頻率的交流系統，聯絡線上的功率易于控制。

目前，高壓直流輸電技術在遠距離大容量輸電、海底電纜輸電、兩個交流系統的互聯、

大城市地下輸電、減小短路容量、配合新能源輸電等方面都　得到了廣泛的應用。

1.2 直流線路故障過程

直流架空線路發生故障時，從故障電流的特征而論，短路故障的過程可以分為行波、暫

態和穩態三個階段。

1） 初始行波階段

故障后，線路電容通過線路阻抗放電，沿線路的電場和磁場所儲存的能量相互轉化形成

故障電流行波和相應的電壓行波。其中電流行波幅值取決于線路波阻抗和故障前瞬間故

障點的直流電壓值。線路對地故障點弧道電流為兩側流向故障點的行波電流之和，此電

流在行波第一次反射或折射之前，不受兩端換流站控制系統的控制。電壓、電流行波的

波動方程分別為：

      上式的達朗貝爾解為： 

  則是指反向電壓行波（backward wave）。

2） 暫態階段

經過初始行波的來回反向和折射后，故障電流轉入暫態階段。直流線路故障電流主要分

量有：帶有脈動而且幅值有變化的直流分量（強迫分量）和由直流主回路參數所決定的

暫態振蕩分量（自由分量）。在此階段，控制系統中定電流控制開始起到較顯著的作用

，整流側和逆變側分別調節使滯后觸發角增大，抑制了線路兩端流向故障點的電流。

3） 穩態階段

最終，故障電流進入穩態，兩側故障電流提供的故障電流穩態值被控制到等于各自定電

流控制的整定值，兩側流入故障點的電流方向相反，故障點電流為兩者之差，即為電流

裕額△Id。

1.3 高壓直流線路保護的要求與配置

直流線路發生故障時，一方面可以利用橋閥控制極的控制來快速地限制和消除故障電流

；一方面由于定電流調節器的作用，故障電流與交流線路相比要小得多。因此，對直流

線路故障的檢測，有能依靠故障電流大小來判別，而需要通過電流或電壓的暫態分量來

識別。

然而，系統中運行的絕大多數繼電保護都　是反映于后穩態工頻信息而動作的，例如電

流增大、電壓降低、電流和功率方向改變、測量阻抗減小等故障信息。并且這類保護依

靠的是穩態工濊量信息，需要較長的時間（數據窗）來獲取，限制了微機保護動作的速

度；電流互感器飽和造成二次傳變電流失真，使得微機保護中的計算值與實際故障電流

的差別很大，從而引起保護裝置的不正確動作；工頻距離保護不能正確區分線路區內故

障和系統振蕩。可見，依賴工頻量信息的傳統保護已經不能適應超高壓長距離直流輸電

的需要了。因此，一種基于故障態信息的新原理保護---行波保護成為解決問題的關鍵

。

目前，世界上廣泛采用行波保護作為高壓直流線路保護的主保護，它是利用故障瞬間所

傳遞的電流、電壓行波來構成超高速的線路保護。由于暫態電流、電壓行波不受兩端換

流站的控制，其幅值和方向皆能準確反映原始的故障特征而有受影響，可見其可靠性是

很高的。而且，同基于工頻電氣量的傳統保護相比，行波保護具有超高速的動作性能，

其保護性能不受電流互感器飽和、系統振蕩和長線分布電容等的影響。

另一方面，相比于交流系統，在直流系統中行波保護具有更明顯的優越性。中試控股電

力講解首先，在交流系統中，如果在電壓過零時刻（初相角為0°）發生故障，則故障

線路上沒有故障行波出現，保護存在動作死區；直流系統中不存在電壓相角，則無此限

制。其次，交流系統中電壓、電流行波的傳輸受母線結構變化　的影響圈套，并且需要

區分故障點傳播的行波和各母線的反射波以及透射波，難度較大；由于高壓直流線路結

構簡單，也不存在上述問題。