浅谈架空输电线路参数分析
摘要: 电力架空输电线路的参数分析，比较了这些线路的特点和差异，对产生差异的原因进行理论分析，得出共性规律，并对实际测量中发现的问题及处理措施进行了详细介绍，提出了在实际测量中应注意的问题。
关键词: 输电线路;技术分析;测量
0 引言
输电线工频参数包括正序、负序、零序阻抗，正序、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，则测量工频参数时，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，常使用隔离变压器隔离。
新建高压输电线路在投运前，除检查线路绝缘、核对相序、测量直流电阻外，还应测量各种工频参数，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的实际依据。
本文对近期新建或改建的6 条500kv 和6 条220 kv 架空输电线路，2 条220 kv 及2 条110 kv 电力电缆的工频参数的测量结果进行了理论分析，得到一些有意义的结论。
1、测量方法及结果
输电线路工频参数的测量中的传统试验方法，主要测量设备是pmm21 型多功能测试仪（该仪器可同时测量单相或三相的电压、电流、功率、相位等参数并可以存储）。
1. 1 直流电阻测量
较短线路的直流电阻测量必须考虑测试引下线的电阻，建议测量时首先将测试侧线路地刀合上，测量接线附加电阻。
测量的接线(附加) 直阻为011～012ω，线路长度较短时这个电阻不可忽略。
所测500kv 线路导线型号4 ×l gj x2300/ 40 ，换算到20 °c
单位长度直阻为01028ω/ km。
通常实际测量的线路正序电阻比直流电阻应略大，且单位长度的直阻值有分散性，必须实际测量。
1. 2 正序阻抗测量:
算得单导线电抗值约014ω/ km ，而分裂根数为2 、3 、4 时，电抗分别降低到0133 、0130 、0128ω/ km左右。
在测量正序阻抗时，要求线路末端三相短路不接地。
在测量ⅱ驻汝线时对线路末端接地与不接地进行对比，结果见表1 。
可见正序阻抗测量时，线路末端接地与不接地对结果影响很小。
结论:通过上述3 条线路测量正序阻抗时接地和悬空的结果对比，说明上述线路测量时可以采用三相短路接地的方式测量。
1. 3 零序阻抗测量
输电线的零序阻抗一般是正序阻抗的3 倍左右[8 ] ，是因为①
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；
②三相零序电流同相位，每相零序电流产生的自感磁通与另两相零序电流产生的互磁通互相助增，使一相的等值电感增大。
由8 条架空线路及4 条电力电缆的零序阻抗与正序阻抗测量结果对比可知:
架空线路的零序阻抗一般是正序阻抗的3 倍左右，线路实测数据都比较接近这一规律，但有分散性。
但电力电缆不符合这个规律。
1. 4 正序电容测量:
线路的电容大小与相间距离、导线截面、杆塔结构尺寸等因素有关，是由导线与导线间，导线与大地间的电容决定，经计算得标准500kv 线路: c0 0101256μf/ km ，与实测结果01 014μf/ km 非常接近。
相同型号的电力电缆每千米的正序电容量也基本相同。
2、测试注意事项
因采用pmm21 型多功能测试仪，不必接许多表计，但要注意仪器测量的三相电压为相电压，而不是原理图中的线电压，则下面两式:正序阻抗z =u/ 3 i ，正序导纳y1 = 3 i/ u 中的3在计算中应去掉，变更为:正序阻抗z = u/ i ，正序导纳y1 = i/ u ，其中u 、i 分别为相电压的平均值，u 、i 分别为相电压的有效值。
线路参数数值与被测试线路的长度、电压等级、导线型号、导线分裂型式、是否为紧凑型等密切相关，在测试中发现有明显与相同电压等级的线路每km 数值相差较大时，必须分析查找原因，确保测试结果正确。
3、有感应电压时的测试安全注意事项
试验前，首先将被试线路两端接地刀闸合上，被使线路接地充分放电，以释放因线路电容积累的静电量。
如果被试线路没有接地刀闸，委托方需将临时接地刀闸接到被测线路并接地。
被试线路两
端接地刀闸合上充分放电。
用高内阻电压表或静电电压表检查各项对地是否还有感应电压。
对于有同杆架设线路或平行线路的，必须在试验开始前测量线路感应电压值及接地电流值，测量时必须佩戴绝缘手套，穿绝缘靴。
试验过程中，需要改接线前必须先将地刀合上，戴绝缘手套将测量引下线与仪器断开，在完成接线后，戴绝缘手套将测量引下线与仪器连接，对于感应电压较高的，必须停止试验，采取有关措施后，待测量感应电压可以保证人员及设备安全的情况下，方可开展试验，所有参加试验人员及现场工作人员必须遵守“安规”的有关内容。
4、输电线路的等值电路
输电线路各参数实际上是沿线均匀分布的，设单位长度的电阻、电感、电导、电容分别为r。
、厶、g。
、co，则线路的分布参数等值电路如图l所示[14]。
图1中。
若已知线路首端的电压相量u1和电流相量i1。
及末端的电压相量u2和电流相量i1，根据长线基本方程的稳态解可知：其中，7为传播系数，z为波阻抗，z为线路长度，且：
y=(ro+jtolo)(go+jtoc0)
z=(ro+jtolo)／(go+jtoco)
图1输电线路分布数等值电路
分布参数等值电路同时考虑电阻、电抗、电导、电纳共4个参数．是最精确的电力线路模型．但由于其计算比较复杂．在工程实际应用中。
常采用简化的集中参数等值电路。
若架空输电线路长度小于100 km或不长的电缆线路，且在工作电压不高的情况下。
可以忽略线路电导和电纳的影响，采用电阻及电感串联等值电路。
如图2所示。
图2电阻及电感串联等值电路
若架空输电线路长度在100～300 km之间或长度小于100 km的电缆线路，可忽略电导的影响，采用集中参数的n型和t型等值电路，如图3,4所，图6中b为电力线路电纳(容纳)
图3输电线路型等值电路。
图4输电线路t型等值电路
上述集中参数的模型由于未完全考虑电导和电纳的影响．对t 频正序参数的测量计算而言．若采用上述集中参数等值模型．必然会对正序电阻及正序电感的测量结果引入误差．此误差为模型误差。
难以通过算法的改进消除。
因此，需选择较精确的分布参数等
值电路作为输电线路模型来进行工频正序参数的仿真计算。
5、测量方法对比
第2节中所示线路模型正序参数测量方法是线路首端加电源．末端三相短路接地．由测量元件模块测量线路首端的三相电压值、三相电流值以及线路末端的i相电流值．通过示波器显示波形．并将数据导入matlab的工作区．通过编程采用傅里叶算法求取首端三相电压和三相电流的幅值和相角．然后计算各相的正序阻抗值．最后求取平均值得到系统的正序阻抗。
简化的正序阻抗测量计算方法是仅需获取线路首端的电压和电流向量。
计算公式为
zl=rl+jxi-u1／i1
显然．这种计算线路正序阻抗的方法存在着模型误差．因为其未考虑线路的分布电容和电导的影响．故需要通过仿真来得到其满足工程要求的适用范围。
另一种方法是同时考虑测量线路末端的电流i2．且由于末端i相短接，电压u2=0，这样。
线路首末端的电压和电流值都可得到。
可以利用式(1)(2)，首先求得传播系数y和波阻抗z，然后进一步计算得到线路的正序参数[7]。
该方法同时考虑了分布电容和电导的影响．模型误差较小。
因此．仿真时需要针对输电线路模型，考察上述2种测量方法的适用范围。
5、结束语
a) 电力输电线路的工频参数的测量问题实质是分布参数的测
量问题，最终测量结果的计算是采用二端口网络方程式进行的。
测量的参数具体表达的意义与线路长度相关。
b) 线路参数数值与被测试线路的长度，电压等级，导线型号，导线分裂型式，是否为紧凑型等密切相关。
在测量正序阻抗时，线路末端接地与不接地对结果影响很小。
c) 线路参数测试必须注意有感应电时的测试安全问题。
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。