中试控股技术研究院鲁工为您讲解：异频输电线路参数测试系统

ZSXL-Y输电线路异频参数测试系统

测量线路间互感和耦合电容(线路直阻采用专门的线路直阻仪进行测量)
DSP数字信号处理器为内核
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试系统：集成异频测试电源、测量仪表、数学模型于一体，消除强干扰的影响，保证仪器设备的安全，能极其方便快速、准确地测量输电线路的工频参数。输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。输电线路试验为离线检测和在线检测，运用带电作业或其他作业方式对杆塔本体、基础、架空导地线、绝缘子、金具及接地装置等的运行状态进行检测，可以对线路运行状态及可靠性提供评估依据，对线路状态检修提供可靠的分析数据，对线路事故、故障的原因进行分析判断及提前防范的作用。

参数
仪器供电电源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
仪器内部异频电源特性 最大输出电压 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大输出电流 5A
输出频率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因数在0.1～1.0时，±0.5%读数±1个字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大输出功率 三相3×3kW(9kW)
具备测量两相线路的功能(包括直流输电线路和电气化铁路牵引线路)
测量范围 电容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
线路长度从0.3km到400km均应能够稳定准确测试
测量分辨率 电容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
测量准确度 电容 ≥1μF时，±1%读数±0.01μF
＜1μF时，±3%读数±0.01μF
阻抗 ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω
＜1Ω时，±3%读数±0.01Ω
阻抗角 测试条件：电流＞0.1A
±0.3°(电压＞1.0V)，±0.5°(电压:0.2V～1.0V)

输电线路的常见问题及维护对策
1.电杆积水冰冻 
电杆积水冰冻主要是因为电杆积水，水分进入到电杆内部，冰冻以后膨胀对电杆造成破坏。在维护工作中应该做好四方面的工作：第一是在有可能积水的地段，做好封堵工作，或者将电杆外基封实；

第二是在冰冻期到来以前，对线路上所有的电杆进行不要的检查，并针对出现的问题进行维护；第三是在施工以前检查电杆的质量；第四是在积水冰冻以前及时的清理，并保证水流的畅通。 
2.倒杆塔 
对于倒杆塔的维护工作，首先应该做好杆塔的管护工作，并且针对杆塔的出现的问题进行相应的调整，比如因质量问题要及时更换等；其次要对拉线进行必要的检查和维护工作，从而保证整个输电线路稳定的运行，同时及时的补全输电线路构件损失，稳定杆塔的受力；

最后在特殊天气时增强对线路的巡检工作，并在巡检是注意导线连接处的受热问题。 
3.雷击 
雷击能够对输电线路造成巨大的直接和间接伤害，因此要加强在此方面的维护工作。其主要的维护策略分为四个方面：第一严格落实避雷线的架设，做好防雷基本工作；第二是降低杆塔的接地电阻，提高杆塔的抗雷击能力；第三是架设相应的耦合地线，以对雷击电流进行分流；

第四是增强线路的绝缘性，并装置自动重合闸。 
4.线路触电 
线路触电给线路维护人员带来了生命威胁，因此应该对这方面的维护工作给予高度的重视。在实际维护工作中，首先应该保证维护人员进行作业时相关工具的绝缘性和作业活动的安全距离；

其次应该严格的规范接地操作的规范性，做好自我防护工作；最后应该做好杆塔工作的监护工作，保证维护工作的有效性

电力系统由发电厂（发电机、升压变）、220-500kV高压输电线路、区域变电站（降压变压器）、35-110kV高压配电线路（用户、降压变压器）和6-10kV配电线路以及220V380V低压配电线路组成。

其中高压输电线路、低压配电线路是连接发电、供电、用电之间的桥梁，极其重要！

输电线路工频参数包含线路的正序电容、零序电容、正序阻抗、零序阻抗、线路间的互感电抗和耦合电容测量；

输电线路工频参数的测量方法

新建高压输电线路再投入运行之前，除了检查线路绝缘情况、核对相位外，还应测量各种工频参数值，作为计算系统短路电流、继电保护整定、推算潮流分布和选择合理运行方式等工作的实际依据。

本文为大家详细介绍工频线路一些参数的测量方法。注：本文讨论的线路参数均指三相导线的平均值，即按三相线路通过换位后获得完全对称。对不换位线路，因其不对程度较小，也可以近似地试用。

一测量线路各相的绝缘电阻

测量绝缘电阻，是为了检查线路绝缘状况，以及有无接地或相间短路等缺陷。一般应在沿线天气良好情况下（不能在雷雨天气）进行测量。首先将被测线路三相对地短接，以释放线路电容积累的静电荷，从而保证人身和设备安全。

测量时，应拆除三相对地的短路接地线，然后测量各相对地是否还有感应电压（测量表计用高内阻电压表，好用静电电压表），若还有感应电压，应采取措施消除，以保证测试工作的安全和测量结果的准确。

测量线路的绝缘电阻时，应确知线路上无人工作，并得到现场指挥允许工作的命令后，将非测量的两相短路接地，用2500 - 5000V兆欧表，轮流测量每一相对其他两相及地间的绝缘电阻。若线路长，电容量较大时，应在读取绝缘电阻值后，先拆去接于兆欧表L端子上的测量导线，再停兆欧表，以免反充电损坏兆欧表。测量结束后应对线路进行放电。测量线路各相绝缘电阻接线图如图1所示。

核对相位

通常对新建线路，应核对其两端相位是否一致，以免由于线路两侧相位不一致，在投入运行时造成短路事故。

核对相位的方法很多，一般用兆欧表和指示灯法。指示灯法又分干电池和工频低压电源两种。

1．兆欧表法

图2是用兆欧表核对相位的接线图。

用兆欧表核对相位接线图

图2：用兆欧表核对相位接线图

在线路的始端一相接兆欧表的L端，而兆欧表的E端接地，在线路末端逐相接地测量；若兆欧表的指示为零，则表示末端接地相与始端测量相同属于一相。按此方法，定出线路始、末两端的A、B、C相。

2．指示灯法

指示灯法是将图2中兆欧表换成电源和和指示灯串联测量，若指示灯亮．则表示始、末两端同属于一相，但应注意感应电压的影响，以免造成误判断。

测量直流电阻

测量直流电阻是为了检查输电线路的连接情况和导线质量是否符合要求。

根据线路的长度、导线的型号和截面，初步估计线路电阻值，以便选择适当的测量方法和电源电压。一般采用较简单的电流、电压表法测量，尤其对有感应电压的线路更为必要。此外，也可用单臂电桥测量。电流电压表法常用来测量较长的线路，电源可直接用变电所内的蓄电池。但要注意，不能影响开关和继电保护可靠动作。

测量时，先将线路始端接地，然后末端三相短路。短路连接应牢靠，短路线要有足够的截面。待始端测量接线接好后，拆除始端的接地进行测量，原理接线如图3所示。

电流电压表法测量线路直流电阻接线图

图3：电流电压表法测量线路直流电阻接线图

PA—直流电流表；PV—直流电压表

逐次测量AB、BC和CA相，井记录电压值、电流值和当时线路两端气温。连续测量三次，取其算术平均值，并由以下各式计算每两相导线的串联电阻（如果用电桥测量，能直接测出两相导线的串联电阻值）。

AB相   RAB＝UAB／IAB

BC相   RBC＝UBC／IBC

CA相   RCA＝UCA／ICA

然后换算成20℃时的相电阻，换算方法如下

Ra＝（RAB＋RCA－RBC）／2

Rb＝(RAB＋TBC－RCA) ／2

Rc＝(RBC＋RCA－RAB) ／2

并按线路长度折算为每千米的电阻。

测量两条输电线路之间的互感阻抗，其目的是，当一条线路流过不对称短路电流时，由

于互感作用，另一回线路产生感应电压、电流，有可能使继电保护装置误动，故需要考

虑互感的影响。

 

一、接地电阻试验

 

随着电力系统的发展，电网规模的扩大，各种微机监控设备的普遍应用，人们对接地的

要求越来越高，而接地好坏的重要标准之一，就是接地装置的接地电阻大小。 目前的

各种接地电阻测量方法，主要是为了测量工频接地电阻而采用的，是为了提高测量和计

算的精度，或消除和降低测量中的干扰而研究出的方法。具体的试验方法详见《土壤电

阻率测试方法》。

 

二、回路电阻试验

 

使用钳形接地电阻测试仪进行回路电阻试验。

 

测量时只需将测量头卡住接地引下线即可，如图1-1。这时在仪器的信号线圈产生一个

交流信号E，电压E通过架空地线、杆塔、接地极及大地构成回路，产生电流I，这样可

知测量回路的电阻R。待测杆塔接地电阻Rx与R近似相等，这是因为，通常测量回路电阻

有以下四个部分组成：

 

①Rx待测量的杆塔接地电阻；

 

②RDD是大地电阻，通常远小于1；

 

③R1// R2//…// Rn是该线路其余各基杆塔接地电阻并联值，送电线路的杆塔基数一般

都在一百基以上，所以并联电阻很小，可以忽略。

 

④RDX是架空地线的电阻，通常小于1。所以，

 

R＝Rx＋RDD＋R1// R2//…// Rn＋RDXRx（10-17）

 

绝缘子在线检测方法分为非电量检测法和电量检测法两类。非电量检测法包括观察法、

紫外成像法、超声波检测法、红外测温法、无线电波法和激光多普勒法等；电量检测法

包括电场测量法、泄漏电流法和脉冲电流法等。

 

 

    一、传统检查方法

    观察法---用高倍望远镜就近直接观察绝缘子。用这种方法可发现较明显的绝缘子

表面缺陷,包括绝缘子伞裙受侵蚀变粗糙、外覆层侵蚀的沟槽和痕迹、绝缘伞裙闪络、

伞裙或外覆层开裂、外覆层破碎、芯棒外露等。观察法实现方便，但费时费力,检测结

果也不可靠,难以发现绝缘子内部缺陷。绝缘子串正常时等效为电容串,在运行状态下短

路其中一片绝缘子,可以看到电容放电的火花和听到放电的声响,根据声响的大小可以判

断绝缘子的状况。将绝缘子用一个相对较大的电容器旁路后测量其绝缘电阻,可以直观

的检测绝缘子的特性，是检测绝缘子最直接和准确的方法。以上两种方法均需要人工登

塔检测,工作量大,高空作业,有一定的危险性。

    二、紫外成像法和红外成像法

    1.紫外检测法

    有绝缘缺陷的高压电气设备在运行时会产生高电场强度而发生电晕放电，使周围空

气电离。由于空气主要成分是氮气(N2)，而氮气电离的放射频谱(λ=280nm～400nm)主

要落在紫外光波段。紫外成像技术就是利用特殊的仪器接收放电产生的紫外线信号，经

处理后转换为可见光图像信号，来分析判断电气设备外绝缘的真实状况。

    紫外电晕检测属正在研究的新型技术，湖南省电力试验研究院对紫外电晕检测技术

进行了电力系统应用研究，认为对于发生部位在金属带电体的电晕放电，其检测效果良

好；对于绝大多数发生部位在外绝缘的电晕放电缺陷，需要雨雾等气象条件的补充帮助

才能有效检测到。

    由于紫外线对于物质的穿透性极低，因此紫外成像仪只能检测到外绝缘的电晕放电

，而对于设备内部的放电无法检测。

    空气湿度较大的情况下，用紫外成像仪可能检测出破损较严重的绝缘子，对于零值

绝缘子，由于其本身承担的电压几乎为零，不会产生电晕。故紫外仪检测的发生异常电

晕的绝缘子不是零值绝缘子，而是可能承担电压相对较大或是绝缘性能相对较弱的绝缘

子。

    紫外仪可在一定的空气湿度下很好地检测出a级以上的积污绝缘子穿，但将巡检时

间选择在雨后一定时间，以便形成“干区”。

    紫外仪对线路金具和导线的安装不当、设计不合理、损坏及表面毛刺引起的局部电

晕可有效检测并定位。

    我国电力系统尚未对紫外检测技术制定相应的规程标准，其应用研究还处于初级阶

段。

    2.红外检测法

    红外成像法的原理与紫外成像相同，不同的是检测缺陷绝缘子与正常绝缘子表面温

度的差异。由于这种温度差很小，对于瓷质绝缘子只有一度左右，因而灵敏度较低。红

外成像法可在线检测局部放电、泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗或电阻损耗等引起

的绝缘子局部温度升高。该法的缺点是仪器造价高，且测量易受阳光、大风、潮气、环

境温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化因素的影响。

    红外热像测温普查发现：凡有明显局部过热点的绝缘子，其过热点至绝缘子高压端

硅橡胶表面均显著发黑，粉化，变脆变硬，憎水性基本丧失，有的有许多细小裂纹甚至

出现严重破损；发热点至高压端的一段不能承受工频耐压试验或陡波冲击试验，可知发

热点为内绝缘界面局部放电进展的位置。

    三、超声波检测法

    1.超声波检测法的原理

    超声波检测作为无损检测的一种方法，在金属类器件的波检测上得到了广泛的应用

。超声波检测时，检测仪发出高频脉冲电信号加在探头的压电晶片上，由于逆压电效应

，晶片产生弹性形变，从而产生超声波；超声波经耦合后传入被探工件中，遇到异质界

面时产生反射，反射回来的超声波同样作用到探头上，正压电效应使探头晶片上产生放

电信号。通过分析晶片上的电信号，就可以知道被探工件中的缺陷等信息。

    超声波检测有纵波斜角超声波检测和爬波超声波检测。纵波斜角超声波检测速度较

慢，但可检测绝缘子的中心部位，爬波检测速度较快，探测表面下1～15mm的裂纹非常

敏感。由于受到变电站停电时间的限制，在超声波现场检测多用爬波检测。在进行测量

前，先要利用标准试块，作出DAC(Distance-Amplitude-Calibrate)曲线，DAC曲线显示

了距离不同缺陷位置的反射波幅值，通过对比测量波形和DAC曲线来判断被测试品中是

否有缺陷。

    2.检测方法

    以检测瓷瓶为例，由于瓷瓶断裂多是在法兰口内3cm到第一瓷沿之间。在测量时，

将探头放置在铸铁法兰和第一个瓷沿之间，前方对法兰口，径向移动一周(或4～5点)，

观察测量得到的波形，如果测量波形中有幅值较大的波峰，将探头在该处沿轴向和径向

移动，以便进一步确定裂纹的大小和位置。在法兰和瓷瓶相交处一般有部分砂层覆盖，

探头应该放置在砂层过渡区后，探测位置如图1-1所示。

 

探测位置图

图1-1探测位置图

 四、红外测温法

    绝缘子发生电晕放电或泄漏电流流过绝缘物质时的电阻损耗都可引起绝缘子局部温

度升高。红外测温技术就是利用观察绝缘子局部发热所发出的红外线来发现缺陷。

    现有的红外测温仪一般由光学系统探测器、信号处理电路及显示终端等组成。当被

测物体辐射的能量通过大气媒介传输到红外测温仪上时，它内部的光学系统会将辐射能

量汇聚到探测器上，并转换成电信号，再通过放大电路、补偿电路及线性处理后，在终

端显示出被测物体的温度。

    红外测温仪具有携带方便、操作简单等特点。但测量易受阳光、大风、潮气、环境

温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化因素的影响，测量结果不是很准确。

    五、无线电波法

    不良绝缘子发生电晕放电时，会发出一定频率的电磁波，无线电波法就是根据接收

电磁波的天线的方向和电磁波的强度来判断被测绝缘子是否存在缺陷的。

    无线电波法具有设备简单、操作方便的优点，但其抗干扰能力差，灵敏度低。

    六、激光多谱勒法

    存在裂缝的绝缘子的振动中心频率与正常绝缘子有很大差异。将超声波发生器所发

出的超声波，用抛物型反射镜或用激光源对准被测绝缘子，以激起绝缘子的微小振动，

然后将激光多谱勒仪发出的激光对准被测绝缘子，根据反射回来的信号的频谱分析，即

获得该绝缘子的振动中心频率值，据此可判断被测绝缘子的好坏。

    由于该仪器对未开裂的绝缘子检测无效以及操作复杂、体积庞大、笨重、使用维修

复杂、造价高等缺点，没有广泛使用。

    七、电场测量法

    运行中的绝缘子，正常状态下电场强度和电势沿绝缘子轴向的变化曲线是光滑的。

当绝缘子存在导通性缺陷时，势必影响绝缘子周围的电场分布(包括绝缘子沿芯棒方向

的纵向电场和沿横截面半径方向的径向电场)，使该处电位变为常数，故其电场强度将

突然降低，电场分布曲线也不再光滑,而是在相应的位置上有畸变。故对比所测绝缘子

与良好绝缘子的纵向电场，找出电场异常畸变位置，即可找到内绝缘缺陷的位置。

    电场法利用电场来检测绝缘子，能直接反映绝缘子的绝缘状况，因此受干扰的影响

较小，但需登杆操作且不能检测一些不影响电场分布的外绝缘缺陷如伞裙破损等。此法

可与观察法结合使用。

    八、泄漏电流检测法

    绝缘子在正常工作条件下，其绝缘电阻值非常大。但存在缺陷时，其绝缘电阻值将

会大大降低，从而流过一定的泄漏电流。泄漏电流检测法就是通过用电流传感器测得此

电流的大小，得到绝缘子的绝缘电阻值，从而判定其是否完好。

    现有的泄漏电流检测系统大都是将一集流环固定在绝缘子串的一端而获得流过该绝

缘子串的泄漏电流，然后通过双层屏蔽电缆将其送往电流传感器进行放大，再将此信号

连同各种干扰信号一起经数据采集卡输往专家软件系统进行诊断处理。

    泄漏电流检测法可以用于对绝缘子的在线检测，实时反映绝缘子的状况。在实际运

行过程中，由于受线路表面污秽、电压的变化、杆塔结构、绝缘子形状、老化程度及天

气状况(如温度、湿度、风速、风向)等因素的影响，每次采集的泄漏电流的大小都需要

重新确立判断标准，且要对每一串绝缘子进行在线检测，该方法成本很高。

 

 

    九、脉冲电流法

    脉冲电流法通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘状况。其原理

是：劣质绝缘子的绝缘电阻很低，使其它正常绝缘子在绝缘子串上承受电压明显大于正

常时的承受电压，因而回路阻抗变小，绝缘子电晕现象加剧，电晕脉冲电流必将变大；

根据线路上存在劣质绝缘子时电晕脉冲个数增多、幅值增大的现象,即可检出不良绝缘

子。

    综上所述，非电量检测法具有不与被测量物体直接接触、没有高压绝缘问题困扰的

优点，但是在具体运用时，需要外加多种辅助设备，因此检测成本比较高，而且，检测

设备和被测物体都或多或少会受到外界环境因素的影响，再加上检测设备本身的不完善

和使用过程中人工操作的误差，广泛应用有一定的难度。

    电量检测法是利用有缺陷绝缘子发生电晕放电所产生的特征量来检测的。由于电量

法直接利用绝缘子本身产生的特征量进行检测，所以不用另外加辅助测试设备，检测手

段比较直接，所测特征量能够明确反映绝缘子的缺陷状况，可以用于实时在线检测绝缘

子的状况。但是由于电量检测法直接与被测物体接触，就为发生漏电和操作人员触电事

故埋下了安全隐患，所以必须对检测设备和操作人员的安全问题着重考虑，以免引起不

必要的事故。