中试控股技术研究院鲁工为您讲解：330kV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。

一、检测方法

    中试控股电力讲解在输电线路绝缘子串中，一旦出现不良绝缘子，该绝缘子串就与

完好绝缘子串在电气性能、温度分布等方面出现差异。若采取科学方法辨识这些差异，

就可以测出不良绝缘子。

不良绝缘子与完好绝缘子的差异归纳起来主要有以下几方面。

 (一)不良绝缘子分担的电压降低

图4—8给出了完好绝缘子串和不良绝缘子的绝缘子串的电压分布瞳线。由图4—8可见，

当绝缘子串中有不良绝缘子时，不良绝缘子上分担的电压降低，降低的程度决定于不良

绝缘子所处的位置及其绝缘电阻的大小等。因此，测量绝缘子串的电压分布，可以检出

不良绝缘子。根据这个原理研究的测量方法有火花间隙法、静电电压表法、音响脉冲法

等

图4—8沿串中绝缘子的电压分布(220kV)

    1一完好绝缘子串；2—#10绝缘子； 3—#4绝缘子

 (二)不良绝缘子的绝缘电阻降低

中试控股电力讲解良好绝缘子的绝缘电阻一般在2000MΩ左右，规程规定，当绝缘子的

绝缘电阻低于30MΩ时，应判定为不良绝缘子。绝缘电阻愈低，说明其劣化愈严重。根

据这个原理提出的测量方法有兆欧表法等。

 (三)泄漏电流引起绝缘子表面发热

由上述可知，当绝缘子绝缘良好时，其绝缘电阻极高，泄漏电流仅沿其表面流过，且很

小(为微安级)不足以引起绝缘子表面发热。

对不良绝缘子而言，由于其体积绝缘电阻很低，其泄漏电流不仅沿绝缘子表面流过，而

且也沿其内部流过。体积泄漏电流的大小决定于绝缘子的劣化程度。当绝缘子为零值时

，其体积泄漏电流最大，而表面泄漏电流趋于零。显然，绝缘子表面不会发热。由于零

值绝缘分担的电压趋于零，所以使绝缘子串中良好绝缘子分担的电压增大，导致其泄漏

电流增大，使绝缘子温度升高，造成良好绝缘子与零值绝缘子间的温度差异。根据这个

原理提出的测量方法有变色涂料法、红外线测温法等。

 (四)不良绝缘子存在的微小裂纹引起局部放电而产生电磁超声波和杂音电流

在不良绝缘子存在裂纹，进入气体后，电场分布将发生畸变，所以气体分担的场强高。

又由于气体的绝缘强度比绝缘子低，因而易在气体中发生局部放电，并产生电磁波、超

声波和杂音电流。根据这个原理研究出的检测方法主要有超声波检测法。

上述诸方法虽能检出不良绝缘子，但存在着准确性差、劳动强度大、效率低等缺点。

特别是随着电压等级提高，线路愈来愈长，绝缘子串中的片数愈来愈多，探索新的检测

方法对从事线路维护、管理的电力工作者来说，就愈加突出和重要了。

二、检测不良绝缘子的新方法

国内外不断探索检测不良绝缘子的新方法，有的已研制出新的仪器并用于现场，有的尚

处于试验室研究阶段，这些方法主要有以下几种。

(一)自爬式不良绝缘子检测器

图4—9所示用于500kV超高压线路的自爬式不良绝缘子检测器的检测系统框图，这主要

由自爬驱动机构和绝缘电阻测量装置组成。检测时用电容器将被测绝缘子的交流电压分

量旁路，并在带电状态下测量绝缘子的绝缘电阻。根据直流绝缘电阻的大小判断绝缘子

是否良好。当绝缘子的绝缘电阻值低于规定的电阻值时，即可通过监听扩音器确定出不

良绝缘子，同时还可以从盒式自动记录装置再现的波形图中明显地看出不良绝缘子部位

。当检测V型串和悬垂串时，可借助于自重沿绝缘子下移，不需特殊的驱动机构。

(二)电晕脉冲式检测器   

中试控股电力讲解这是一种专门在地面上使用的检测器，它既可用于检测平原地区线路

，也可用于检测山区线路，其特点是：

(1)重量轻，体积小，电源为1号电池，使用方法安全。

(2)不用登杆，在地面即可检测。

(3)先以铁塔为单元粗测，若判定该铁塔有不良绝缘子时，再逐个绝缘子细测。

(4)采用微机系统进行逻辑分析、处理，检测效率较高。

在输电线路运行中，绝缘子串的连接金具处会产生电晕，并形成电晕脉冲电流通过铁塔

流入地中。电晕电流与各相电压相对应，只发生一定的相位范围内。若把正负极性的电

流分开，则同极性各相的脉冲电流相位范围的宽度比各相电压间的相位差还小。采用适

当的相位选择方法便可以分别观测各相脉冲电流ika、ikb、ikc，

ea、eb、ec一a、b、c三相的对地电压

对各相电晕脉冲分别进行计数，并选出最大最小的计数值，取两者的比值(最大／最小)

即不同指数，作为差别依据。当同一杆塔的三相绝缘子串无不良绝缘子时，各相电晕脉

冲处于平衡状态，此时比值接近于1；当有不良绝缘子时，则各相电晕脉冲处于不平衡

状态，该比值将与1有较大偏差。电晕脉冲式检测器就是根据此原理研制的。

图4—11检测器检测系统框图

图4-11示出该检测器的检测系统框图，它由四部分组成：

(1)电晕脉冲信号形成回路。

(2)周期信号形成回路。

(3)各相电晕脉冲计数回路。

(4)各铁塔不同指数的计算和显示回路。

    (三)电子光学探测器

    电子光学探测器是应用电子和离子在电磁场中的运动与光在光学介质中传播的相似

性的概念和原理[即带电粒子(电子、离子)在电磁场中(电磁透镜)可聚焦、成像与偏转]

制造的。

    架空输电线路绝缘子串中每片绝缘子的电压分布是不均匀的，离导线最近的几片绝

缘子上电压降最大。当出现零值绝缘子时，沿绝缘子串的电压将重新分布，离导线最近

的几片绝缘子上的电压将急剧升高，会引起表面局部放电或者增加局部放电的强度。而

根据表面局部放电时产生光辐射的强度，就可知道绝缘子串的绝缘性能。

    如图4—12所示，被监测的绝缘子表面局部放电、电晕放电和绝缘子的光影像，通

过物镜输入亮度增强器的光阴极、电子由光阴极逸出，形成电子电流，依据电子电流密

度的平面分布可显示出原有光影像的亮度分布。焦距调节系统电子加速，从而使亮度增

强器荧光屏发光。这样，原来形成的光影像中途经过电子影像，又重新变为光影像。在

影像传递过程中，磁场系统将电子加速，使原有光影像的亮度增加(可达105倍)。亮度

增强器可以实现由地面远距离(5～50m)测量输电线路的悬式绝缘子串上的表面局部放电

时的微弱光亮。

  图4—12悬式绝缘子串用的电子光学探测器结构示意图

G一受监测绝缘子；J一照相胶卷；H一物镜光圈；Ol、O2一输入(输出)  物镜(目镜)；R

一可调电阻；Vt一光电三极管；O3一透镜；CL一滤光器；ΦK一光阴极；L一焦距调节系

统；D一电源；P一亮度增强荧光屏

    当在夜间进行探测时，为了区别绝缘瓷件表面局部放电和其他外界光源的干扰(月

光和照明)，提高信噪比，可采用脉冲电源对亮度增强器供电。因为表面局部放电是发

生在绝缘子所施加交流电压的最大值附近，其频率为100Hz，而外界光辉强度与电网频

率无关。当绝缘瓷件在仅出现表面局部放电时(1～6ms)，按接近于100Hz的频率将亮度

增强器投入，将会使背景微弱爆光和外界干扰光辉减弱。在电子光学探测器的荧光屏上

，将观察到与电网频率和亮度增强器合拍的表面局部放电的亮区脉动。此脉动可将表面

局部放电的光强与减弱的不脉动外界干扰光辉区别开来。实际检测中，有缺陷的绝缘子

串中表面局部放电的光辐射强度超过平均光辐射强度。

    利用电子光学探测器来评价离导线最近的第一片绝缘子上的表面局部放电的光辐射

强度与平均光辐射强度差的方法是，利用电子光学探测器的灵敏度阈值丸与光学输入系

统诸参数的关系进行分析，其关系式为：

        

式中： ——输入系统的透射系数；

D/F——输入目镜的计量光强（相对孔、光圈）；

A——常数；

L——与辐射源的距离。

    减少 （关于输入光圈），当D减少到某一值时，平均光强不再出现在电子光学探测

器的荧光屏上。屏上将仅显示出有缺陷绝缘子的表面局部放电。然后，再进一步对靠近

导线的第一片绝缘子表面放电的光辐射强度与平均光辐射进行比较。若此光辐射强度超

过无不良绝缘子存在时的光辐射强度，就可以根据表面局部放电的光辐射强度与绝缘子

上的电压关系曲线，找到靠近导线的第一片绝缘子上分布的电压。根据得到的分布电压

值与良好绝缘子串第一片绝缘子的正常分布电压值的差别，便可判断出是否存在不良绝

缘子。这种探测方法效率很高。

    但是，电子光学探测器仅能判断出绝缘子串中是否存在零值绝缘子，不能确定到底

有几片零值绝缘子以及它们的位置。

    (四)利用红外热像仪检测不良绝缘子

    由上述可知，不良绝缘子与良好绝缘子的表面温度存在差异，但这种差异很小，所

以用一般的测温方法难以分辨。用红外热像仪绝缘子表面的温度分布转换成图像，以直

观、形象的热像图显示出来，再根据热像图检测不良绝缘子

在图4—14(a)中，上、下两片绝缘子均为良好绝缘子。为模拟不良绝缘子，将上片绝缘

子的铁帽接地，并在铁帽和铁脚并联一对间隙距离为1mm的小球，当电压施加于下片绝

缘子的铁脚时，上片绝缘子的小球间隙放电，使上片绝缘子经小球间隙的电弧短接，因

而其温度很低，仅在小球间隙放电处有一亮点，。对下片绝缘子，因其承受电压较高，

泄漏电流较大，产生的损耗就大，铁帽与瓷介质温度较高，故在热像图中显得较明显，

。由此可见，当绝缘子串中出现不良绝缘子时，   红外热像图上显示的温度是不连续

的，温度分布断开处即为不良绝缘子的位置。

    利用红外成像法来检测不良绝缘子，简单方便、速度快、效率高，甚至可普查每串

绝缘子，还可结合检测进行巡线，是高压、超高压及特高压输电线路不良绝缘子的检测

方向。