输电线参数测量方法

摘　要：介绍了输电线工频、高频参数的测量方法，具体说明了各参数的测量接线和计算公式。
关键词：输电线；工频参数；高频参数；测量
中图分类号：TM711　　　　文献标识码：A

Parameter measurement of power transmission lines

ZHOU Xue-jun

(General Office of Standing Committee of Guangdong People′s Congress，Guangzhou 510080，China)

Abstract：Some measuring methods for power frequency and high frequency parameters of power transmission lines are introduced with specific deSCRJPTion on the measurement connections and computing formulas.
Key words：power transmission lines；power frequency parameters；high frequency parameters；measurement

　　在电力系统保护整定计算过程中，需要获得准确的一次设备的参数。对于输 电线路(包括架空线和电缆)的参数，虽然可以通过理论计算获取，但由于受线路所经环境、 地质情况和架设方式等影响，计算值难以准确。所以规程规定，新线路(包括破口线路)在投 运前均应实测参数。本文介绍一些简单、实用的电力线参数测量方法。

1　工频参数的测量
　　输电线工频参数包括正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗、正序电容和零序电容。输电线是静止元件，其正、负序阻抗相同。电力系绕正常运行时，电源是对称的，所以测量工频参数时，所用的试验电源必须对称，相序必须与变电站的工作电源隔离，通常使用隔离变压器隔离。
1.1　正序阻抗Z1
　　接线如图1。对于正序阻抗，三相的值相同，在测量每相的电压、电流后，即可算出阻抗。为获得电阻R1、电抗X1和阻抗角φ1可采用两个功率表测三相功率的方法。

图1　正序阻抗测量接线图

　　计算公式：

其中　U1=(U11+U12+U13)/3，
　　　I1=(I11+I12+I13)/3；
　　　R1=P/(3I21)，
其中　P=P1+P2， P1应为负值；

φ1=arccos(R1/Z1).

以上各式中，
U11，U12，U13——电压表V1，V2，V3的读数
I11，I12，I13——电流表A1，A2，A3的读数
P1，P2——功率表W1，W2的读数；
1.2　零序阻抗Z0
　　接线如图2。

图2　零序阻抗测量接线图

　　每个变电站往往不止一回出线，线路途中也可能遇到其他线路，所以有时会有较大的感应电压Ug，Ug的测量方法如图3。若在测量中不把Ug考虑进去，最后的计算结果可能与实际值相差甚远。为此可采取正、反向电压测量法(图2)，首先将隔离变压器的输出a接上线路，输出b接地，测得U01，I01和P01；然后将输出a接地，输出b接线路，测得U02，I02和P02，保证I02=I01。在测零序阻抗的过程中，应尽可能快，因为在短时间内，认为Ug的相位与幅值是不变的。为求得零序电压Ug，可作出向量图，如图4(c)。

图3　测量感应电压接线图

图4　零序阻抗测量等值电路及向量图

由于Z0固定，两次所加电流大小相等，所以θ1=θ2=θ，UZ1=UZ2=U0，依照三角关系得

U2g=U201=U20-2U01U0cos θ，　　(1)
U2g=U201=U20-2U02U0cos θ，　　(2)

整理式(1)和式(2)后得

则　　　　　Z0=3U0/I0；
又因　　　　φ01=arccos［P01/(I0U01)］，
　　　　　　φ02=arccos［P02/(I0U02)］，
则　　　　　φ0=(φ01+φ02)/2；
　　　　　　R0=Z0cos φ0；
　　　　　　X0=Z0sin φ0.
　　输电线的零序阻抗比正序阻抗大，一般是3倍左右。这一方面是由于3倍零序电流通过大地返 回，大地电阻使线路每相等值电阻增大；另一方面，由于三相零序电流同相位，每一相零序 电流产生的自感磁通与来自另两相的零序电流产生的互磁通互相助增，使一相的等值电感增大。
1.3　零序互感Z0m
　　对于平行架设的输电线，还应该测量它们之间的零序互感Z0m，接线如图5所示。
　　将两回线对侧线路地刀合上，本侧分别三相短接，测得两回线间的感应电压Ug′。在第一回线由隔离变压器a加试验电源，b接地，测得第二回线的感应电压U01′；然后由b向第一回线加入电流I0′，a接地，测得第二回线的感应电压U02′。

图5　平行线互感的测量

　　Z0m的值应为零序阻抗的30%～ 70%。实际操作时，这一项目可在测两条线零序阻抗时任一过程中完成。
1.4　正序电容C1
　　接线如图6，线路对侧处于开路状态，在本侧通过隔离变压器对线路施加三相对称正序电源。测得I1，I2，I3，U1，U2和U3。

图6　正序电容测量接线图

1.5　零序电容C0
　　接线如图7，线路对侧三相开路，本侧三相短接，在本侧用隔离变压器对线路加入单相电压，测得U0和I0。

图7　零序电容测量接线图

2　高频参数的测量
2.1　波阻抗特性
2.1.1　相-地结合方式
　　测量接线如图8，虚框为消弧保护单元，在线路发送端用振荡器发送不同频率的信号，并通知对侧合上或断开开关Q。测量分三种情况进行，即Z1=Z2=0，Z1=Z2=400 Ω和 Z1=Z2=∞(Z1，Z2为无感电阻)。

图8　相-地结合阻抗特性测量接线图

　　在Q合上时，信号发送用高频电压表和电流表测出短路电压U短和短路电流I短短值，则Z短出=U短/I短；打开Q时，测出开路值U开和I开，则Z开出=U开/I开，这样特性阻抗

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