中试控股技术研究院鲁工为您讲解：异频线路参数测试装置

ZSXL-Z 输电线路异频参数测试仪(高配分体）

超强的抗感应电压能力
一体化结构，体积小、重量轻
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试仪：随着电网的发展和线路走廊用地的紧张，同杆多回架设的情况越来越普遍，输电线路之间的耦合越来越紧密，在输电线路工频参数测试时干扰越来越强，严重影响测试的准确性和测试仪器设备的安全性

针对这一问题，我们开发了新一代输电线路异频参数测试系统，集成变频测试电源、精密测量模块、高速数字处理芯片及独有的国家专利技术抗感应电压电路；有效地消除强干扰的影响，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。

主要技术参数
1使用条件 -20℃～50℃ RH＜80%
2抗干扰原理 变频法
3电    源 AC 220V±10% 发电机≧3KW
4电源输出 最大输出电压 AC250V
电压精度 0.5%
电流精度 0.5%
最大输出电流 8A
输出频率 45Hz、55Hz
5测量范围 电容 0.01～30μF
阻抗 0.01～400Ω
阻抗角 -180°～+180°
6测量分辨率 电容 0.0001μF
阻抗 0.0001Ω
阻抗角 0.0001°
7测量准确度 电容：     ≥1μF时，±1%读数±0.01μF；
           ＜1μF时，±2%读数±0.01μF；
电阻：     ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω；
           ＜1Ω时，±2%读数±0.01Ω；
阻抗角：   ±0.2°(电压＞1.0V）； 
±0.3°(电压:0.2V～1.0V)；
8抗干扰电流 30A
9抗感应电压 10KV
10外型尺寸 550（L）×430（W）×530（H）
11存储器大小 200 组  支持U盘数据存储
12重    量 60 Kg
使用说明
4.1、主菜单
确定仪器地线接入良好，再接入AC220V电源把电源开关合上，即显示主菜单界面（如图 4—1）。八个菜单的显示，每一个项目都有一个独立的显示区域，用户只需在相应的项目上面轻轻触碰一下就可以轻松的进入下一级具体操作菜单，整个过简单明了。省去了繁琐的按键操作。
4.2、线路设置
首先从主界面进入线路长度设置界面（如图4—2）；整个设置项共有12个模拟按键，其中，右边两个是保存和退出按键，下面是0-9的数字键，点线路长度输入框，然后，点需要的数字设置即可。若是输入错误，重复操作，确定正确，点<保存>键保存退出。
4.3、项目测试
主界面（如图 4—1）八个菜单的显示项目一目了然，分别是阻抗测试、线路互感、电容测试、耦合电容、和参数校验。用户在根据接线提示正确接好仪器外部接线的情况下，只需点一下相应的项目就能进入下一级开始测试菜单（
干扰检测完成后仪器立即启动变频输出装置；首先变频到45Hz使输出端快速平缓地输出至200伏电压或者4安培电流，整个过程仪器内部均采用实时监控的手段，保证输出的稳定可靠。升压或升流成功后，保持200伏电压或4安培电流然后进行45Hz（如图4—5和图4—8）环境下的检测分析；当45Hz检测分析完成后，仪器自动变频到55Hz，进行55Hz（如图4—6和图4—9）环境下的检测分析；最后经过仪器内部中央处理器的高精度处理，得出并显示各项测试结果及数据,测试结果（如图4—7和图4—10），数据是显示测试过程的数据，就是图4—4、图4—5、图4—6的数据显示在一起，用户可以自行
选择查看并打印。整个测试过程的所有数据均是采取的实时检测并显示的方式，用户可以很直观的观察监视整个测试过程发生的变化。
零序阻抗、零序电容、耦合电容和线路互感的测试过程，与正序电容和正序阻抗过程一样，其中显示的数据只有B相，测试完成显示的结果与正序电容和正序阻抗一样，具体接线请查阅参考接线。
4.4、时间设置
从主菜单上的“时间设置”小方格直接进入时间设置子菜单（如图4—11）。如图所示4个模拟按键设置分别对应加、减、保存和退出；点要修正的日期和时间，然后，点加减键修改。用户调整完成后按保存键即可保存退出。
图 4—11
4.5、历史数据
※数据查询
打开仪器从主界面下方“历史数据”方格进入到下级操作菜单（如图4—12），点击第一项“数据查询”即可进入查询界面（如图4—13）。从第零组到第一九十九组一共两百组数据可供用户查阅；分页显示，每一页显示十个测试项目，每一组显示日期、时间和具体项目名称，用户能非常清楚了查阅自己想看的数据结果。在想查阅的数据一栏上面轻轻触碰一下就能顺利的进入详细的数据结果查看，并且可以自行选择打印。
※  U盘备份
进入“历史数据”选项后，可以看到如图4—12显示界面，用户轻轻按下“U盘备份”那一栏，即可进入U盘操作界（如图4—14）。按照屏幕上的提示，用户只需把U盘插入仪器面板右下方的USB插口即可出现数据传输的界面（如图4—14）一共传递了多少组数据一目了然，非常方便。用户需要特别注意的是，在此过程中U盘是处在高速读写状态，是不允许中途拔出U盘或者仪器断电的情况的，严重的话可以导致U盘烧毁。等到数据传输完毕，显示器上出现“文件保存成功”的提示信息后才可以拔出U盘。
U盘数据格式是TXT。
图4—14
4.6、参数校验
打开仪器从主界面右下方“参数校验”方格进入到密码输入菜单页，此密码用于送检部门输入，输入正确进入下级操作菜单（如图4—15），接上测试线，接入假负载，才可以点击启动，再点击升压或者降压和设置频率，就是手动调节输出，检验数据的真实性。
使用客户请勿随便进入启动设置，以免操作不正确损坏仪器。因此参数校验密码一般都不提供给使用客户，只提供给送检部门使用。
五  参考接线
测试开始前，将测量端的线路挂上接地线或合上地刀可靠接入大地，并将面板左上角的仪器接地端子可靠接入大地，将测试电源输出端子IA、IB、IC连接到线路测量引下线(粗线)，最后，将电压测量端子UA、UB、UC接入线路引下线(细线)。仪器测试接线确认接好完成后，再取下接地线或分开地刀的接地，以保证设备和操作人员的安全。黄、绿、红三色测试线尽量悬空，以免感应高压放电击穿测试线！

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；

变压器绕组变形测试的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频响分析法等3种。现就短路阻抗法变压器绕组变形测试技术问题作进一步的分析和研究。

 

 

 

2 短路阻抗法变压器绕组变形测试的基本原理

 

中试控股电力讲解变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量，就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分，通常情况下，横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。以圆筒型双绕组变压器为例，绕组布置示意图见图1。

 

 

 

 

图1 双绕组变压器绕组示意图

 

 

假设：绕组高度等于其轴向配置的高度;安匝数均匀分布;忽略铁芯的临近效应和绕组的直流电阻。则短路阻抗可用下式表示：

 

 (1)

 

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x绕组匝数;

Q1─罗果夫系数;

h─绕组高度;

DCP─主泄汛通道的平均直径

δ─主泄汛通道的有效宽度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的变化实际上仅取决于绕组的变形，也就是绕组几何尺寸的变化。

假如变压器内部线圈在挤压力的作用下，其直径减少2ΔX(见图1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

      

 

因此，绕组变形引起短路阻抗ZK的变化量为：

 

 

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

 

式中

 

由式(2)可知，短路阻抗的变化量ΔZK与变形量ΔX直接相关。

根据短路阻抗的变化量来判断绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值(如出厂数据)相比即可。

 

3 变压器绕组变形测试对试验仪器的基本要求

 

用于现场变压器绕组变形测试的短路阻抗测试仪除必须具备携带方便、操作简单、具有良好的测试精度及测试重复性外，还必须具有良好的抗干扰能力。现场的干扰主要来自于以下几个方面：

(1)试验电源谐波的影响;

       (2)试验电源电压的不稳定性;

(3)试验现场的50Hz同频干扰。现就以上三方面因素对短路阻抗测试值的影响及消除措施简述如下。

 

3.1 消除试验电源谐波对测试结果的影响

中试控股电力讲解试验用的电源，难免有各种各样的谐波存在，而且谐波分量的幅值是不稳定的。高次谐波对变压器短路阻抗的测试值有较大的影响。设被试变压器在无谐波情况下的短路阻抗值为Z，当施加具有谐波分量的测试电压u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)时，流过变压器的电流为：

 

 

 

考虑谐波以后的变压器短路阻抗有效值为:

 

 

 

 

由上式可知，由于测试电源谐波的存在，实测短路阻抗值与无谐波情况下的短路阻抗值之间具有一定的差异。

欲消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，短路阻抗测试仪必须具有优良的滤波性能。通常用硬、软件相结合的方法，可以基本消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，满足变压器绕组变形测试分析、判断的需要。

 

3.2 试验电源电压的不稳定性对测试结果的影响

 

试验电源电压的基波分量在测量周期内的不稳定性对测试结果有直接的影响。由于短路阻抗为一感性阻抗，电流与电压之间具有一定的相位差，当测试周期内的电压基波分量发生变化时，电流不可能同步发生变化，从而会产生测量误差。

为减小试验电源电压不稳定性带来的短路阻抗测试误差，通常的方法是通过多次测量求平均值的方法来解决，但效果并不很理想，同时还会延长测试时间。欲有效解决上述问题，短路阻抗测试仪必须对测量周期内所采集到的信号进行分析与运算，较大程度地减小测试误差，同时也不延长测试时间。

 

3.3 试验现场的50Hz同频干扰

 

试验现场的50Hz同频干扰主要来自变电所运行设备的电晕干扰和试验仪器用的220V交流电源耦合到测量回路所产生的干扰。

   欲减小试验现场的50Hz同频干扰对短路阻抗测试结果的影响，测试仪器必须从硬件上最大限度地抑制由于220V交流电源耦合引起的同频干扰，当测试现场电晕干扰较大时可采用测试仪器换极性的方法，并适当提高被试变压器的试验电压、电流。

 

4 短路阻抗法测试连接方式

 

变压器短路阻抗测量采用伏安法。该方法适用于单相和三相变压器。测试前将变压器的一侧出线短接，短接用的导线须有足够的截面积，并保持各出线端子接触良好，以减小引线的回路电阻。变压器的另一侧施加试验电压，从而产生流经阻抗的电流，同时测量加在阻抗上的电流和电压，此电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。

变压器短路阻抗测试时，通常在变压器的高压绕组侧加压，在低压绕组侧短路。

为保证测试精度，电压测量回路应直接接在被试变压器的出线端子上，以免引入电流引线上的电压降。试验用调压器的额定电流不能小于10A，试验时流经被试变压器绕组的试验电流以在其额定电流的0.5%～0.1%的数量级上或2～10A为宜，试验电流不能太大，否则由于电源的过载使试验电压波形严重畸变，影响测试精度。

通过对使用CS-8型短路阻抗仪测得的46台各种类型变压器的短路阻抗测量值的分析，发现三相间接短路阻抗值的差异皆小于2%。现场测试值与出厂值相比具有较大的分散性，但一般皆小于4%。

 

   5 变压器绕组变形测试分析判断原则

绕组变形以后的变压器，运行中检测参数的改变包括电气和机械两个方面，因此，变压器绕组变形的分析、判断不是一个片面的问题而是一个综合的问题。