输电线路工频参数的测量方法
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产品简介
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。
中试控股详细讲解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。
一中试控股详细讲解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。
图1：测量线路各相绝缘电阻接线图
二核对相位
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。
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
中试控股详细讲解指示灯法是将图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。
四测量正序阻抗
图4：测量正序阻抗接线图
如图4所示，将线路末端三相短路（短路线应有足够的截面，且连接牢靠），在线路始端加三相工频电源，分别测量各相的电流、三相的线电压和三相总功率。按测得的电压、电流取三个数的算术平均值，功率取PW1及PW2的代数和（用低功率因数功率表），并按下式计算线路每相每千米的正序参数。
正序阻抗Z1（Ω/km）Z1＝Uav／√3Iav×1／L
正序电阻R1（Ω/km）R1＝P／√3Iav2×1／L
正序阻抗X1（Ω/km）X1＝√（Z12－R12）
正序阻抗L1（H/km）L1＝X1／2πf
式中P—三相总功率，即P＝P1＋ P2 (W)；
Uav—三相线电压平均值(v)；
Iav—三相电流平均值(A)；
L—线路长度(km)；
f—测量电源的频率(Hz)。
试验电源电压和容易应接线路长度和试验设备来选择，以免由于电流过小引起较大的测量误差。
五测量零序阻抗
测量零序阻抗接线如图5所示，测量时将线路末端三相短路接地，始端三相短路接单相交流电源。
图5：测量零序阻抗接线图
根据测得的电流、电压及功率，按下式计算出每相每千米的零序参数。
零序阻抗Z0（Ω/km）Z0＝3U／I×1／L
零序电阻R（Ω/km）R0＝3P／I2×1／L
零序电抗X0（Ω/km）X0＝√（Z02－R02）
零序电感L1（H/km）L1＝X0／2πf
式中P—所测功率 (W)；
U、I—试验电压(v)和电流（A）；
L—线路长度(km)；
f—试验电源的频率(Hz)。
试验电源电压对同一线路来说，可略低于测量正序阻抗时的电压；电流不宜过小，以减小测量误差
六测量正序电容
中试控股详细讲解测量线路正序电容时，线路末端开路，首端加三相电源，两端均用电压互感器测量三相电压，测量接线见图6。在计算正序参数时，电压取始末端三相的平均值，电流也取三相的平均值，功率取两功率表的代数和（用低功率因数功率表测量），并按下列各式计算每相每千米线路对地的正序参数。
图6：测量正序电容接线图
正序导纳y1（S/km）y1＝√3Iav ／Uav×1／L
正序电导g1（S/km）g1＝P／Uav2×1／L
正序电纳b1（S/km）bX1＝√（y12－y12）
零序电容C1（μF/km）C1＝（b1／2πf）×106
式中P—三相损耗总功率 (W)；
Uav—始末端三相线电压平均值(v)；
Iav—三相电流平均值(A)；
L—线路长度(km)；
f—测量电源的频率(Hz)。
试验电压不宜太低，通常用200V及以上电压进行测量。测量时应用不低于1级的高压电压互感器和电流互感器，接入二次侧的表计准确度不低于0.5级。
七测量零序电容
测量零序电容接线图如图7所示。
图7：测量零序电容的接线图
将线路末端开路，始端三相短路施加单相电源，在始端测量三相的电流，并测量始末端电压的算术平均值。每相导线每千米的平均对地零序参数可按以下各式求得
零序导纳y0（S/km）y0＝1／3Uav×1／L
零序电导g0（S/km）g0＝P／3Uav2×1／L
零序电纳b0（S/km）b0＝√（y02－g02）
零序电容C0（μF/km）C0＝（b0／2πf）×106
式中P—三相的零序损耗总功率 (W)；
Uav—始末端三相线电压平均值(V)；
I—三相零序电流之和(A)；
L—线路长度(km)；
f—测量电源的频率(Hz)。
八计算相间电容C12
利用前面测得的正序电容C1及零序电容C0，即可计算出相间电容C2。线路在三相对称电压作用下，各相对地等值电容即是正序电容C1。对正序而言，三相电流之和为零，负载的等值中性点与导线对地电容（即零序电容）中性点连在一起，其等值电路如图8所示。
图8：线路在三相对称电压做与用下的等值电容
由图8得各相间等值电容C12为
C1＝3C12＋C0
所以C12＝1／3（C1－C0）
将前面测得的C1及C0代入上式便得
C12＝1／3（b1／2πf×106－b0／2πf×106）
＝（b1－b0）÷6πf×106（μF／km）
九测量耦合电容
对于两条平行的线路，当一条线路发生故障时，通过电容传递的过电压可能危及另一线路的所在系统的安全；当分析电容传递过电压时，需用到两条线路之间的耦合电容，测量原理接线如图9所示。
图9：测量线路耦合电容接线图
测量时将线路1、2各自三相始端短路，并对线路1加压，线路2经电流表接地，读取电流、电压值，然后按下式计算耦合电容Cm (μF)，即
Cm＝1／2πfU×106
适中U—测量电压（V）
I—测量回路的电流（A）
f—测量电源的频率（Hz）
十测量互感阻抗
在两回平行的线路中，若其中一回线路中通过不对称短路电流，则由于互感作用，另一回线路将有感应电压或电流，有可能使继电保护误动作。因此，必须考虑互感的影响，测量平衡线路互感的接线如图10所示。
图10：测量平行线路互感的接线图
测量时，将1、2两回线路的始末端三相各自短路，并将末端接地。在其中一回线路加试验电压，并测量电流，在另一回线路用高内阻的电压表测量感应电压，并利用测得数值按下式计算互感参数
互感阻抗Zm（Ω） Zm＝U／I
互感M（H） M＝Zm／2πf
式中I一加压线路电流(A)；
U一非加压线路的感应电压(V)；
f—测量电源的频率(Hz)。
试验电压按线路长短而定，一般从几百伏到几千伏。电流、电压回路的接地，应接于不同的地网。
同一回线路相间互感也可用此法测量，即将三相中的两相始末端短路，且末端接地，在始端加压，另一相末端接地，始端测量感应电压及试验回路的电流，即可按上式求得相间互感。
在测量双回输电线路间的互感时，由于线路上经常存在较大干扰电压，非加压线路上测得的电压为感应电压与干扰电压的叠加，测量时必须排除干扰的影响，才能获得准确的结果。在现场试验中通过对试验电源倒相，可达到消除干扰电压对测量结果影响的目的，即在图10中1回线路不加压的情况下，先测量2回线路上的干扰电压U0，然后向l回线路加压，并读取电流I1和2回线路始端对地电压U1；切掉电源，将电源倒相后再次加压，当电流达I1值后，测量2回线路始端对地电压值U2。
排除干扰后的感应电压Um按下式计算
Um＝√[（U12＋U22）/2－U02]
互感抗Zm（H）为Zm＝Um／I1
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