架空線路試驗(yàn)

1、第十一章 架空線路試驗(yàn) 第一節(jié) 概 述新建高壓架空輸電線路投入運(yùn)行之前，一般都要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量、相序相色核對(duì)和工頻參數(shù)測(cè)量等項(xiàng)目試驗(yàn)。 電力系統(tǒng)的發(fā)展，輸電線路走廊也越來(lái)越擁擠，雙回路同桿架設(shè)或在同一輸電線路走廊平行走向的情況就難于避免。由于它們之間電磁耦合的作用，停電線路上會(huì)有感應(yīng)電壓產(chǎn)生，這給參數(shù)測(cè)量工作帶來(lái)困難。為了測(cè)試的安全和準(zhǔn)確，參數(shù)測(cè)試之前應(yīng)測(cè)量線路的感應(yīng)電壓。如果感應(yīng)電壓接近于試驗(yàn)電壓的數(shù)量級(jí)時(shí)，測(cè)量的誤差將大到不可允許。 輸電線路工頻參數(shù)是工頻電壓作用下線路的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納等數(shù)值，它們與線路的長(zhǎng)度、導(dǎo)線型號(hào)、相間距離、對(duì)地高度、排列方式、有無(wú)避雷線以及桿塔類型等有關(guān)。

2、試驗(yàn)之前應(yīng)事先參照同類型線路或設(shè)計(jì)資料對(duì)參數(shù)進(jìn)行估算，以便合理地選擇試驗(yàn)設(shè)備和制定正確的試驗(yàn)方案。第二節(jié) 導(dǎo)線接頭試驗(yàn)一、接觸電阻測(cè)量 架空線路的導(dǎo)線；引線和母線的接頭是按照工藝規(guī)程的要求進(jìn)行連接的，交接時(shí)要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，以保證運(yùn)行中的安全。導(dǎo)線的接頭，要求其機(jī)械強(qiáng)度不低于導(dǎo)線本身抗拉強(qiáng)度的90。 對(duì)接頭的接觸電阻要做電阻比測(cè)量，接頭處的電阻不應(yīng)大于導(dǎo)線本身等長(zhǎng)段的電阻值。 電阻比測(cè)量通常采用電壓降法，即在一段導(dǎo)線上通以大電流，測(cè)量接頭段CD，和同一導(dǎo)線等長(zhǎng)度段AB的電阻壓降，如圖111所示。 電壓用0.5級(jí)毫伏表測(cè)量，測(cè)量連接點(diǎn)必須在電流連接點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，并要離開(kāi)一定距離，避免電流連接點(diǎn)發(fā)熱或

3、接觸電阻壓降影響毫伏表的測(cè)量精確度。 電源采用交流或直流均可，必須有足夠大的容量，可輸出6001000A以上(電壓56V)或更大。電流回路的導(dǎo)線截面應(yīng)足夠大，連接要緊固。通上電流后應(yīng)先檢查各接頭的發(fā)熱狀況，選其溫度較高的接頭進(jìn)行電阻比測(cè)量。如用交流電源，應(yīng)防止大電流發(fā)生器的磁場(chǎng)和測(cè)量回路中電感的影響，導(dǎo)致測(cè)量的誤差。減小電壓回路的包圍面(見(jiàn)圖112中的影線部分)，將電壓引線紐繞以盡可能減少磁通穿過(guò)電壓回路引起附加的感應(yīng)電壓。為了進(jìn)行比較可在被測(cè)接頭兩側(cè)的不同點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)圖112中虛線)，以便相互比較判斷接頭質(zhì)量。 二、溫升試驗(yàn) 接頭的溫升試驗(yàn)同樣可以鑒定接頭連接質(zhì)量的好壞。如圖112所示，在

4、導(dǎo)線中通過(guò)額定電流，待發(fā)熱穩(wěn)定后測(cè)量接頭溫度和環(huán)境溫度，并根據(jù)其溫升判斷接觸是否符合要求。 銅導(dǎo)線接頭容許溫升為70，鋁導(dǎo)線接頭或銅鋁接頭的容許溫升為60。測(cè)溫可用點(diǎn)溫計(jì)、酒精溫度計(jì)或熱電偶進(jìn)行，測(cè)量時(shí)測(cè)溫探頭應(yīng)緊貼測(cè)點(diǎn)表面，必要時(shí)局部用石棉泥或其它絕熱材料保溫。第三節(jié) 絕緣電阻測(cè)量和核對(duì)相色一、絕緣電阻測(cè)量 測(cè)量絕緣電阻是為了檢查架空送電線路的絕緣狀況，以便排除相對(duì)地或相間短路缺陷。 測(cè)試必須在晴朗干燥天氣進(jìn)行。在確知線路上無(wú)人工作并通知末端人員后，用2500V兆歐表分別測(cè)量線路各相對(duì)地絕緣電阻，非被測(cè)試兩相線路應(yīng)接地。讀取絕緣電阻值后應(yīng)先脫開(kāi)兆歐表相線再停止搖動(dòng)兆歐表，以免線路電容反充電

5、損壞兆歐表。測(cè)試完畢后。將線路短路接地，并記錄環(huán)境溫度。對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)時(shí)具體情況進(jìn)行分析判斷。線路太長(zhǎng)、濕度過(guò)大、絕緣子表面污穢和結(jié)露等情況均能導(dǎo)致線路絕緣電阻偏低，但三相絕緣電阻值應(yīng)大體一致。 二、相色核對(duì) 相色核對(duì)可與絕緣電阻測(cè)量一起進(jìn)行。核對(duì)相色時(shí)，通知線路末端將某一相接地，另兩 相開(kāi)路。如圖113所示，兆歐表測(cè)得零阻值的相即為同一相色的兩對(duì)應(yīng)端。三相對(duì)應(yīng)輪換核對(duì)完畢后，將線路兩端短路接地。第四節(jié) 參 數(shù) 測(cè) 量 一、直流電阻測(cè)量 測(cè)量架空線路直流電阻是為了檢查導(dǎo)線的連接是否良好，盡早發(fā)現(xiàn)基建施工中可能留下的隱蔽缺陷。 測(cè)試前，先根據(jù)設(shè)計(jì)資料提供的線路長(zhǎng)度、導(dǎo)線型號(hào)和每公里歐姆

6、電阻值估算線路全長(zhǎng)的電阻值。以便確定測(cè)試方法、選擇試驗(yàn)設(shè)備和儀表量程，并作為測(cè)量結(jié)果的參考。 一般可用惠斯頓電橋測(cè)量，若線路太長(zhǎng)，亦可采用電流電壓表法測(cè)量。此時(shí)直流電源可用蓄電池或具有濾波裝置的硅整流電源。 測(cè)試時(shí)，先將線路接地放電，在線路末端將三相短接，如圖114所示。短接應(yīng)良好，避免接觸電阻造成誤差，倘若線路上感應(yīng)電壓較高，可在線路末端做一點(diǎn)接地(見(jiàn)圖114中虛線)，但要避免在測(cè)量的直流回路之外造成寄生回路。 依次測(cè)得L1L2、L2L3和L3L1相線電阻RL1L2、RL2L3和RL3L1，并檢查其數(shù)據(jù)是否合理，記錄線路兩端氣溫，并結(jié)束試驗(yàn)。每相線路電阻值可按下式計(jì)算 (11-1) (11-

7、2) (11-3)式中 RL1、RL2、RL3各相線路電阻值，； r惠斯頓電橋引線電阻值，。換算到溫度20時(shí)的每公里電阻值，則為 (/km) (11-4)其中 式中K溫度換算系數(shù)R20在溫度時(shí)的電阻值，/km;Rt在溫度t時(shí)的電阻值，；L線路長(zhǎng)度，km；T系數(shù)，銅導(dǎo)線取235，鋁導(dǎo)線取228；t在測(cè)試時(shí)線路兩端氣溫平均值，。二、正序阻抗測(cè)量預(yù)先估算試驗(yàn)電源容量，若設(shè)計(jì)資料提供了線路電阻值，可取其阻抗角因數(shù)cos為0.3來(lái)估算線路阻抗值，則試驗(yàn)電流為 (11-5)若根據(jù)同類型線路的感抗估算試驗(yàn)電流，則試驗(yàn)電流為 (11-6)上兩式中：試驗(yàn)電壓U一般可取380V三相電源，那么試驗(yàn)電源容量為 (11

8、-7)試驗(yàn)接線按圖115連接，線路末端三相短接，加電壓前應(yīng)將被試線路短路接地，充分釋放線路上感應(yīng)電荷。合上電源待表計(jì)穩(wěn)定后同時(shí)讀取各表計(jì)指示；斷開(kāi)電源后審核所得數(shù)據(jù)的正確性并記錄氣溫。測(cè)試完畢后將被測(cè)線路短路接地。線路的有效電阻和感抗由下式計(jì)算正序阻抗 (11-8)正序電阻 (11-9)正序電抗 (11-10)正序電感 (11-11)上四式中P試驗(yàn)實(shí)測(cè)三相總損耗功率，可用低功率瓦特表測(cè)量，W；U試驗(yàn)實(shí)測(cè)線電壓平均值，V；I試驗(yàn)實(shí)測(cè)三相電流平均值，A；L線路長(zhǎng)度，km； f試驗(yàn)電源頻率，Hz。三、零序阻抗測(cè)量線路的零序阻抗數(shù)值差別較大，可先按下式估算 () (11-12)式中H地中電流等值深度，

9、可取1000m；Dav導(dǎo)線的幾何均距，m；X0線路零序電抗，；L線路長(zhǎng)度，km；r導(dǎo)線的等值半徑，m，鋼芯鋁線為： (m);d導(dǎo)線直徑，mm。測(cè)量時(shí)試驗(yàn)電壓可取220V，試驗(yàn)電流和電源容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算 （A） （11-13） （kVA） (11-14)式中 cos功率因數(shù)，按0.3取值； X0全線零序電抗，按式 (1112)計(jì)算，； U試驗(yàn)電壓，V。零序阻抗測(cè)量接線按圖116連接，線路末端三相短路接地，電流表回路應(yīng)接入電源相線；測(cè)量前線路應(yīng)接地放電；合上電源待表計(jì)穩(wěn)定，同時(shí)讀取有關(guān)數(shù)據(jù)并記下氣溫；斷開(kāi)電源并檢驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合理后，方可告知試驗(yàn)結(jié)束。根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算零序電阻 (11-15

10、)零序阻抗 (11-16)零序電抗 (11-17)零序電感 (11-18)上四式中P實(shí)測(cè)損耗功率，用低功率瓦特表測(cè)量，W；U實(shí)測(cè)試驗(yàn)電壓，V；I0實(shí)測(cè)試驗(yàn)電流，A。 四、正序電容測(cè)量 線路不太長(zhǎng)時(shí)，正序電容電流較小，應(yīng)提高試驗(yàn)電壓以減小測(cè)量誤差。一般試驗(yàn)采用幾千伏到一萬(wàn)伏的高壓電源，因此須用100.4kV配電變壓器給線路升壓。線路正序電容可由下式估計(jì)正序電納 (S/km) (11-19)正序電容 (F) (11-20)正序容抗 () (11-21)式中 Dav導(dǎo)線幾何均距，m;r導(dǎo)線等值半徑，見(jiàn)式(1112)計(jì)算，m； L線路長(zhǎng)度，km。如測(cè)量試驗(yàn)電壓為U，則試驗(yàn)電流入IC1和試驗(yàn)容量S為 （

11、10-22） (10-23)正序電容測(cè)量接線按圖117連接，線路末端三相開(kāi)路；由于線問(wèn)電導(dǎo)極小，如可不計(jì)，試驗(yàn)中可不接瓦特表；合上電源，讀取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)后可按下列公式計(jì)算正序電導(dǎo) (11-24)正序?qū)?nèi) (11-25)正序電納 (11-26)正序電容 (11-27)上四式中P實(shí)測(cè)線路三相總損耗功率，W；U實(shí)測(cè)線電壓平均值，V；I實(shí)測(cè)三相電流平均值，A；L全線長(zhǎng)度，km；F電源頻率，Hz。五、零序電容測(cè)量線路零序電容電流可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算 (A) (11-28)式中 U線路試驗(yàn)電壓，V； L線路長(zhǎng)度，km； 2.73.3系數(shù)，有避雷線線路系數(shù)取3.3，無(wú)避雷線線路系數(shù)取2.7。若線路帶有用戶母線

12、或電力設(shè)備，電容電流增大，可考慮增加10。 測(cè)量試驗(yàn)電源可用一臺(tái)Y，yn或D，yn接線的100.4kV配電變壓器將試驗(yàn)電壓升到610kV,電源容量為。零序電容測(cè)量接線按圖118連接，線路末端三相開(kāi)路；如線路長(zhǎng)度大于300km，為精確起見(jiàn)亦可在線路始末端同時(shí)測(cè)量電壓，取其算術(shù)平均值。根據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算零序?qū)Ъ{ （11-29）零序電導(dǎo) （11-30）零序電納 （11-31）零序電容 (11-32)上四式中P三相零序損耗功率，W；Uav始末兩端電壓平均值，V；I三相零序電流之和，A；f試驗(yàn)電源頻率，Hz；L線路長(zhǎng)度，km。六、相間互感抗測(cè)量L1相線路電流建立的磁通與L2相線路交鏈，而產(chǎn)生L2相

13、感應(yīng)電壓，該電壓值與L1相電流之比值叫做L1相線路對(duì)L2相的互感抗，即 (11-33)完全換位的輸電線路，三相之間的互感抗是相等的。在測(cè)量試驗(yàn)時(shí)可分別于每相通以電流求出互感抗，然后取其平均值 (11-34) (11-35)式中 U未加電壓相的對(duì)地感應(yīng)電壓，V； I加電壓相的電流，A。同理求得XML2、XML3。相間互感抗測(cè)量接線按圖119連接，線路末端三相短路接地，試驗(yàn)電源用單相接地電源，其容量根據(jù)線路的正序阻抗X1和零序阻抗X0確定 (11-36) (11-37)聯(lián)解式(1136)和式(1137)得其自感抗XL，那么測(cè)量試驗(yàn)電流為 (A) (11-38)測(cè)量試驗(yàn)容量為 (kVA) (11-3

14、9)式中 U測(cè)量試驗(yàn)電壓，V。七、回路間互感抗測(cè)量 在平行的雙回路線路中，若其中一回路中有不平衡電流流通，由于互感作用，則另一回路將有感應(yīng)電壓產(chǎn)生，它將對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生影響。測(cè)量原理與相間互感抗測(cè)量相同，其接線按圖1110連接，兩回路的始末端各自三相短接，末端接地，于一回路加試驗(yàn)電壓并測(cè)其電流，用高內(nèi)阻電壓表測(cè)量另一回路的感應(yīng)電壓并由下式計(jì)算互感阻抗 () (11-40)互感抗 (H) (11-41)式中I加壓線路中電流，A；U非加電壓回路的感就電路，V；f電源頻率，Hz。測(cè)量試驗(yàn)電壓一般是幾百伏到幾千伏，視線路長(zhǎng)短和相互間距離而定。八、回路間耦合電容測(cè)量平行的雙回路線路之間除了有磁的耦合外，同

15、時(shí)存在電容鍋合。當(dāng)分析回路間的傳遞過(guò)電壓時(shí)，需要有雙回路間的耦合電容數(shù)據(jù)?；芈烽g鍋臺(tái)電容測(cè)量接線按圖1111連接，回路1、2各自三相短路，對(duì)其中一回路(如回路1)加電壓，測(cè)量另一回路(如回路2)經(jīng)電流表的接地電流，根據(jù)電壓和電流值按下式計(jì)算雙回路間的耦合電容為 （F）（11-42）式中U實(shí)測(cè)試驗(yàn)電壓，V；I實(shí)測(cè)回路入地電流，Af實(shí)測(cè)電源頻率，Hz。試驗(yàn)電壓根據(jù)雙回路線路平行長(zhǎng)度、 相互間距離而定，一般不低于10kV，以能讀取電流數(shù)值為宜。 九、計(jì)算相間電容在大多數(shù)情況下，高壓輸電線路都是經(jīng)完全換位，三相對(duì)稱的，各相相間電容和對(duì)地電容是相等的。三相對(duì)稱電壓作用下負(fù)載的中性點(diǎn)電位為零，即與三相導(dǎo)線

16、對(duì)地電容的中性點(diǎn)等電位，其等值電容圖如圖1112所示。導(dǎo)線對(duì)地電容即為線路零序電容C0，各相導(dǎo)線對(duì)地的等值電容為線路正序電容C1，即 (11-43)所以相間電容 (11-44)因此，利用所測(cè)線路正序電容C1和零序電容C0代入即可計(jì)算得到相間電容。十、測(cè)量試驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)測(cè)量試驗(yàn)應(yīng)有完善的組織措施和安全措施，兩端通信聯(lián)絡(luò)應(yīng)方便，被試線路應(yīng)由主管部門(mén)交付現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確保線路上無(wú)人工作，驗(yàn)明不帶電源并做好安全接地。 (2)由于輸電走廊中線路平行和線路端部變電所內(nèi)電場(chǎng)的耦合，線路上常有感應(yīng)電壓產(chǎn)生，除了注意工作安全外，還應(yīng)注意到感應(yīng)電壓對(duì)參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響。 (3)線路短路接地；并充分放電后，感應(yīng)

17、電壓可大為降低。沒(méi)有感應(yīng)電壓的線路參數(shù)測(cè)試，可用電源變壓器中性點(diǎn)不接地或用隔離變壓器給線路升壓，以消除電源中的零序分量造成正序參數(shù)的測(cè)量誤差。但對(duì)于有感應(yīng)電壓存在的線路參數(shù)測(cè)試，這種測(cè)量試驗(yàn)接線使感應(yīng)電壓不得衰減，其正負(fù)序分量對(duì)于正序參數(shù)測(cè)量的影響不容忽視。若采用中性點(diǎn)接地的電源，可以消除或降低感應(yīng)電壓對(duì)正序參數(shù)測(cè)量的干擾。在零序參數(shù)測(cè)量時(shí)，除電源必須接地外，還應(yīng)適當(dāng)提高試驗(yàn)電壓以提高測(cè)量的精度。 (4)試驗(yàn)設(shè)備和儀表應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)電壓和有關(guān)數(shù)據(jù)事先進(jìn)行估算和選擇，儀表精確度一般不低于0.5級(jí)。線路長(zhǎng)度在200km以上時(shí)，為了減小線路分布電容對(duì)測(cè)量的影響，在測(cè)量電抗時(shí)應(yīng)在末端加接電流表；在測(cè)量電容

18、時(shí)應(yīng)在末端加接電壓表，線路電流和電壓應(yīng)取其首末端的平均值進(jìn)行計(jì)算。(5)線路上的附屬設(shè)備，如阻波器應(yīng)予以短接，線路避雷器和電壓互感器應(yīng)予以拆除，電容式電壓互感器或耦合電容器可木拆除，但應(yīng)在參數(shù)計(jì)算中予以扣除。第五節(jié) 長(zhǎng)輸電線路參數(shù)計(jì)算 在穩(wěn)態(tài)正弦電壓下，均勻長(zhǎng)輸電線路首末端電壓U1和U2與電流I1和I2有如下關(guān)系 (11-45) (11-46)其中 式中Z線路波阻抗；傳播常數(shù)；l線路長(zhǎng)度，km； R線路單位長(zhǎng)度的電阻，km； L線路單位長(zhǎng)度的電感，Hkm； g線路單位長(zhǎng)度的電導(dǎo)，Skm； C線路單位長(zhǎng)度的電容，F(xiàn)km。若線路空載阻抗為Z0，短路阻抗為ZK，則從式(1145)和式(1146)求得 (11-47) (11-48)聯(lián)解式(1147)和式(1148)得 (11-49) (11-50)將Z和代入式(1149)和式(1150)，解得 (11-51) (11-52)從式(1151)和式(1152)可知，線路參數(shù)R、L、g和C由線路空載阻抗Z0和短路阻抗ZK決定。為明了起見(jiàn)，將上式右邊展開(kāi)成級(jí)數(shù)，取其前兩項(xiàng)，則得 (11-53) (11-54)略去線路R和g對(duì)線路空載阻抗和短路阻抗的影響，即取、（光速），即得 （11-55）