特高壓交流輸電線路參數測試方法

張青青 ，韋 良 ，王華佳 ，張 巖 ，王慶玉

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003；2.國網山東省電力公司濟南供電公司，山東 濟南 250012）

0 引言

特高壓輸電線路設計期和運維期的繼電保護整定計算、潮流計算、故障測距、短路電流計算、網損計算以及運行方式的選擇都直接受輸電線路工頻參數準確度的影響［1-2］。目前，交流輸電線路工頻參數的獲取方法主要有計算和現場測試2種。Q/GDW 422—2010《國家電網繼電保護整定計算技術規范》等規程規定，特高壓交流輸電線路參數必須實測。

線路參數現場測試工作需要線路具備帶電條件，由于特高壓交流輸電線路輸送距離長，跨越省份、地區廣，設計施工單位多，存在前期協調配合工作多，工期緊張的特點，如何制定嚴謹周密的測試方案以保障特高壓交流輸電線路參數測試工作的順利開展是該項工作的關鍵。總結1 000 kV廊坊—泉城、榆橫—濰坊特高壓交流輸電線路參數測試方法，找出了特高壓交流輸電線路參數測試需關注的主要問題，并提煉分析了特高壓交流輸電線路參數測試的關鍵注意事項。

1 現場測試項目及方法

特高壓交流輸電線路參數現場測試項目包括靜態干擾水平測量（含電磁感應電壓、靜電感應電壓、接地電流測量）、相間互阻抗測量、相間互電容測量、相自電容測量、相自阻抗測量、回路間耦合電容測量、零序電容測量、正序電容測量、回路間互感抗測量、零序阻抗測量、正序阻抗測量、直流電阻測量、絕緣電阻測量、核對相序，共計14項。

正式試驗前測試項目有4項，包括靜態干擾水平測量（含電磁感應電壓、靜電感應電壓、接地電流測量）、絕緣電阻測量、核對相序、直流電阻測量。靜態干擾水平的測量對后續試驗抗干擾措施、試驗儀器設備、安全工器具等級選用均具有重要的指導作用。絕緣電阻測量、相序核對、直流電阻測量為進一步核對被測量線路是否相序準確、無斷點、無接地點，若測得任何一項測試項目與理論經驗值不符，均需復測并做進一步判斷后，提出解決辦法，問題解決后進一步復測，直至問題徹底消除后方可開展試驗。

正式試驗項目包括序參數、相參數、回路間參數測量。序參數測量包括正序阻抗測量、零序阻抗測量、正序電容測量、零序電容測量。相參數測量包括相自阻抗測量、相自電容測量、相間互阻抗測量、相間互電容測量。回路間參數測量包括回路間互感抗測量、回路間耦合電容測量。正式試驗項目每一項均需在試驗前將試驗回路連接、線路雙端接線如何配合、試驗數據取值、數據大致范圍等在測試方案中做好細致的分析以供現場測試人員隨時查看，防止失誤。

2 特高壓交流線路參數測試方法與流程

特高壓長距離輸電線路及分布參數等值電路如圖1所示。

圖1 特高壓長距離輸電線路及分布參數等值電路

線路首端電壓、電流與線路末端電壓和電流關系為

用二端口網絡方程可表示為

式中：U1、U2分別為線路首、末端電壓，V；I1、I2分別為線路首、末端電流，A；γ為輸電線路傳播常數，γ＝；Zc為輸電線路波阻抗，Zc＝，Ω；l為輸電線路長度，m。

由于交流輸電線路參數測試過程中存在干擾問題，主要干擾因素是工頻干擾［3］，如何消除鄰近線路帶來的工頻干擾問題是測試數據是否準確的關鍵。

目前，線路參數測量中消除工頻電磁干擾的方法主要從提高信噪比和采用算法消除兩個方面出發，有提高測試電源電壓法、電源倒相法、三相輪相法、附加工頻電源補償法、基于同步電源的干擾消除法等方法，但以上方法均受一定條件的制約［4］，如提高測試電源電壓法以增大測試電源輸出功率為代價，常常受測試電源容量、測試裝置體積和重量的限制，目前工程使用較少；電源倒相法由于前后倒相有時間過程從而引起一定的測量誤差；三相輪相法多次測量重復性較差；實際測量中干擾變動比較大的時候附加工頻電源補償法測量線路參數測量準確度不高；基于同步電源的干擾消除法在實際測量中，若信噪比過低，可能會影響測量結果。

異頻法是一種新的減小工頻干擾的方法［5-7］。其基本思想是：測量線路上主要干擾來自鄰近線路引起的工頻感應電壓，而電網頻率相對穩定，同時線路工頻參數在40～60 Hz范圍內變化很小，因此可以通過施加變頻單相或三相交流電源避開系統頻率。

綜合考慮以上測試方法，采用異頻法對1 000 kV廊坊—泉城、榆橫—濰坊特高壓交流輸電線路進行線路參數測試，試驗頻率為47.5 Hz和52.5 Hz，且考慮特高壓線路長距離輸電效應，采用雙端法測試，其測試流程如圖2所示。

圖2 特高壓交流輸電線路參數測試流程

3 特高壓交流線路參數測試關鍵注意事項

3.1 感應電壓及感應電流

隨著超高壓、特高壓的建設與發展，輸電線路走廊日益緊湊，輸電線路同走廊架設、并行、跨越架設的情況越來越多。不同電壓等級輸電線路間相互耦合，干擾水平（電磁感應及靜電感應電壓、電流水平）越來越高，靜電感應電壓可高達數十千伏［8］，感應電流可高達數十安培，嚴重威脅現場作業人員及設備的安全。因此，為保障特高壓輸電線路工頻參數測試人員及測試儀器的安全，制定科學的輸電線路工頻參數測試方案，必須首先了解現場作業前線路感應電壓、感應電流大小。

特高壓輸電線路輸送距離長，線路走廊密集，1 000 kV錫盟—山東特高壓輸電線路河北段路徑見圖1。從圖中可見該特高壓輸電線路近距離并行與500 kV超高壓正常運行線路，該500 kV在運線路將對特高壓輸電線路產生一定的感應電壓，具體仿真計算方法可參照文獻［9］。根據仿真計算的干擾水平（靜電感應電壓、電磁感應電壓、感應電流）確定現場測試是否需要鄰近線路陪停，制定陪停方案，并準備相應的安全措施，配備相應等級或高等級的感應電壓、電流測試設備。

圖3 錫盟—山東特高壓輸電線路河北段路徑

根據1 000 kV錫盟—山東特高壓雙回輸電線路廊坊—泉城段感應電壓仿真計算可知，其靜電感應電壓最大值278.5 V，感應電流最大值0.17 A。由此，可確定線路參數測試無需鄰近線路陪停，靜態干擾水平測試用萬用表測試即可，線路參數測試過程中無需投入抗干擾抑制裝置。

3.2 現場接線

特高壓交流輸電線路參數測試前需預先開展現場勘察，確定好工作地點，接線電源等。因為存在感應電壓問題，在現場接線前必須做好安全措施，現場接線人員需明確危險點并做好安全防護。特高壓交流輸電線路架線高，因此引線長度長，接線后需做好固定措施。

3.3 引下線的直流電阻

引下線由于在測試過程中參與測試回路的構建，因此最終參數計算中需考慮扣除引下線的直流電阻，故線路參數測試工作準備過程中需首先測試各引下線的直流電阻并做好記錄，測試結束后的數據分析計算中需考慮引下線的電阻。

3.4 測試線路接地

線路參數現場測試工作需要線路具備帶電條件，實際線路參數測試準備試驗中可能會測試到線路工況異常，不具備帶電條件，常見的異常為測試線路金屬性接地。現場測試線路三相直流電阻不對稱、某相絕緣電阻偏小均可初步判斷為測試線路金屬性接地。需進一步復測，多方驗證確認測試線路是否存在接地問題。若線路存在接地問題，可采用測量線路直流電阻的計算分析法大致判斷接地點標段范圍，對接地點進行大致定位。

因特高壓交流輸電線路單位直流電阻較小，存在儀器測量誤差等原因，目前定位有一定的誤差，但亦可大大縮短接地點排查范圍。

3.5 測試數據準確性

因特高壓交流輸電線路工期緊，線路參數測試涉及的協調配合多，測試過程中得到的數據是否準確，必須現場做出分析判斷。通過現場測試得到以下關鍵點：

1）輸電線路各項參數在測試前均需開展仿真計算，仿真計算中電源的輸出設置參照現場儀器的功率與輸出能力。

2）嚴格按照作業指導書開展作業，尤其是各種接線方式下對端被測線路及并行線路的接地情況的核實。

3）測試過程中，須即時通信，對端測試數據及時反饋，并與仿真計算電壓、電流、線路參數計算數值核對，發現異常，及時核查儀器輸出、接線方式等，保證測試數據準確無誤。

4）特高壓輸電線路長度是關系單位工頻線路參數的關鍵數據，需在前期調研時，綜合考慮線路設計單位與線路施工單位的數據，應用相對準確的線路總長度。

4 結語

介紹了特高壓交流輸電線路參數測試項目、測試方法與測試流程，并根據現場測試經驗提煉了特高壓交流線路參數測試需重點關注的問題。

特高壓交流輸電線路由于電壓等級高、輸送距離長，其線路參數測試方法與傳統低電壓等級線路參數測試不同，具有測試項目多，測試方法要求高（需采用雙端法測試），分布參數計算方法復雜的特點，所分析特高壓交流線路參數測試需重點關注的問題為保障特高壓交流輸電線路參數測試的順利開展提供了重要的保障。