強(qiáng)干擾下測(cè)量分析

1、引言系統(tǒng)內(nèi)平行線路很多，在不能同時(shí)停電情況下，因被測(cè)線路的感應(yīng)電壓較高，給線路工頻參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量帶來(lái)了嚴(yán)重的干擾，為此，作者對(duì)強(qiáng)干擾下輸電線路工頻參數(shù)的測(cè)量方法進(jìn)行了分析研究。1輸電線路工頻參數(shù)測(cè)量的干擾源輸電線路工頻參數(shù)測(cè)量中的干擾主要由靜電分量、高頻分量和工頻分量組成。其中靜電分量是雷云、空間帶電粒子等在線路上的感應(yīng)電勢(shì)，實(shí)測(cè)時(shí)因感應(yīng)電荷可經(jīng)電阻泄放，故對(duì)測(cè)量的影響不大；高頻分量主要來(lái)自線路上的載波信號(hào)，當(dāng)載波機(jī)工作時(shí)即有一個(gè)高頻電源作用于線路上，其容量比外界高頻干擾源大得多，因?qū)崪y(cè)時(shí)線路上載波通道不可能處于工作狀態(tài)，故該分量也可忽略；工頻分量主要來(lái)自電感應(yīng)電勢(shì)和磁感應(yīng)電勢(shì)兩部分。線路平行

2、走向或同桿架設(shè)時(shí)，運(yùn)行線路的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將在試驗(yàn)線路上感應(yīng)出電壓，它正比于運(yùn)行線路的電流和兩線路之間的互感，其作用相當(dāng)于在線路導(dǎo)線上沿縱向串接了一個(gè)磁感應(yīng)電勢(shì)Em1。同時(shí)，運(yùn)行線路的電場(chǎng)通過(guò)兩線路之間的電容耦合，還會(huì)在試驗(yàn)線路上產(chǎn)生電感應(yīng)電勢(shì)。這可看作在線路導(dǎo)線對(duì)地電容支路中串接了一個(gè)等效的電感應(yīng)電勢(shì)Ec，如圖1。因?qū)Ь€的等效對(duì)地電容具有很高的容抗，一旦線路一端接地或經(jīng)試驗(yàn)電源內(nèi)阻接地，導(dǎo)線上的電感應(yīng)電勢(shì)將急劇下降，所以影響測(cè)量結(jié)果的主要因素是縱向感應(yīng)電勢(shì)Em。圖1工頻干擾感應(yīng)電勢(shì)等效圖2消除干擾的測(cè)量方法2.1多功能試驗(yàn)變壓器組研制的移相和隔離用多功能試驗(yàn)變壓器組由三臺(tái)單相多繞組變壓器組成

3、，每只變壓器具有兩組相互獨(dú)立的高低壓線圈。如圖2，兩個(gè)高壓或低壓線圈可串聯(lián)或并聯(lián)使用，這樣三個(gè)單相變壓器可組成Y/Y、Y/、/、/Y等多種接線組別。圖2多功能試驗(yàn)變壓器示意圖該變壓器組具有如下功能：1) 三臺(tái)變壓器的副方和原方通過(guò)適當(dāng)?shù)慕泳€可在0°360°之間每隔30°進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換以使加在線路上的電源電壓與干擾電壓同相位或反相位，即該變壓器組可作移相變壓器組使用；2) 測(cè)量零序阻抗時(shí)兼作隔離變壓器，且可用最大輸出1600V的電壓進(jìn)行試驗(yàn)，以加大試驗(yàn)電源電流；3) 測(cè)量正序電容和零序電容時(shí)，該多功能試驗(yàn)變壓器組最大可輸出線電壓，以提高試驗(yàn)電源的電壓。2.2移相倒相法

4、測(cè)量零序阻抗當(dāng)被測(cè)線路存在較大感應(yīng)干擾電壓時(shí)，其零序阻抗測(cè)量等效電路圖如圖32。其中，A、B、C三相線路存在的干擾電壓分別為、，分解為正序、負(fù)序和零序干擾電壓后，由于正負(fù)序三相互相抵消，1、2點(diǎn)之間的干擾電壓實(shí)際僅由、這三相零序電壓引起，且；E為試驗(yàn)電源電壓，取自現(xiàn)場(chǎng)的400V電源，并經(jīng)調(diào)壓器和多功能試驗(yàn)變壓器T輸出。試驗(yàn)儀表精度0.2級(jí)。先用高內(nèi)阻電壓表測(cè)量1點(diǎn)對(duì)地電壓即線路的感應(yīng)零序電壓u0，如圖4a)，后在試驗(yàn)電壓u1下，讀取電流I01和功率損耗P01值，再倒換隔離變壓器輸出電壓極性，在同電流條件(I02I01=I0)下，讀取試驗(yàn)電壓u2和損耗P02。圖3干擾較大時(shí)零序阻抗測(cè)量等效電路圖

5、圖4線路零序阻抗試驗(yàn)接線正極性試驗(yàn)電壓與感應(yīng)電壓的合成電壓產(chǎn)生的試驗(yàn)電流滯后于的相位角即是零序阻抗Z0的阻抗角使相位滯后于角度，試驗(yàn)儀表所測(cè)得的阻抗Z01的幅角01，是試驗(yàn)電流滯后于試驗(yàn)電壓的角度，由圖5可知010。當(dāng)反極性試驗(yàn)電壓施加于線路時(shí)，和的合成電壓產(chǎn)生。由于在正、反極性電壓下保證了試驗(yàn)電流，而合成電壓，顯然又比試驗(yàn)電壓超前角，使儀表測(cè)得的阻抗Z02的幅角比實(shí)際阻抗Z0的幅角減小角。即020。綜上兩項(xiàng)，0（0102）/2，即只要把正反極性試驗(yàn)電壓下的測(cè)試阻抗幅角取平均值，即可完全消除感應(yīng)電壓對(duì)幅角的誤差影響。圖5零序阻抗測(cè)試等值電路和向量圖由圖5得出：2.3正序阻抗移相測(cè)量法試驗(yàn)回路的

6、等效電路圖見(jiàn)圖6。圖中，圖6線路存在干擾時(shí)測(cè)量正序阻抗的等效電路圖，。因干擾電壓的零序分量不構(gòu)成回路，實(shí)測(cè)的是干擾電壓的正、負(fù)序分量、，其有效值可經(jīng)負(fù)序電壓過(guò)濾器獲得3。為此用改變?nèi)嘣囼?yàn)電源E的相序進(jìn)行正序阻抗試驗(yàn)，步驟如下：設(shè)測(cè)得的三相正、負(fù)序干擾電壓分別為U11、U1（1120°)、U1（1120°)和U22、U2（2120°)、U2（2120°)，則：1) 第一次施加三相正序電源A、B、C，三相線路上通過(guò)的電流為I1、I2、I3，正序阻抗為Z1，得：6EU1cos1Z21（I21I22I23）3（E2U21U22)。2) 第二次仍是用正序電源，進(jìn)

7、行三個(gè)步驟：先是電源相序?yàn)锳、B、C(已在1次測(cè)出結(jié)果)；然后是B、C、A；最后是C、B、A。三相線路上的電流依次為Ia1（I1）、Ib1（I2）、Ic1（I3）；Ia2、Ib2、Ic2；Ia3、Ib3、Ic3。三次測(cè)得的線路總損耗分別為P1、P2、P3。同理可推出：6U1U2cos（21）Z21（I2a1I2a2I2a3）3（E2U21U22)。3) 第三次施加負(fù)序三相電源。施加的電源相序?yàn)锳、C、B。測(cè)得三相線路電流依次為I1、I2、I3，可得：6EU2cos2Z21（I2a1I2a2I2a3）3（E2U21U22)。由以上三式可知：I1Ia1I1，導(dǎo)出：4) 步驟2)中測(cè)得的數(shù)據(jù)可導(dǎo)出正

8、序電阻：R1（P1P2P3）I2a1I2b1I2c1I2a2I2b2I2c2I2a3I2b3I2c39（U21U22）Z21。由于三相線路上存在較大的干擾電壓，將給正序阻抗的常規(guī)測(cè)試帶來(lái)很大的誤差，用改變?nèi)嘣囼?yàn)電源相序的方法，僅需4組數(shù)據(jù)，便可有效消除干擾電壓帶來(lái)的誤差，得到理想準(zhǔn)確的正序阻抗值。5) 測(cè)量正序電容和零序電容在10kV下測(cè)量正序電容和零序電容，其干擾電壓很小，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大。實(shí)測(cè)時(shí)將試驗(yàn)電壓提高到34.6kV，配以0.2級(jí)的互感器和表計(jì)，完全能達(dá)到測(cè)試精度的要求。3試驗(yàn)實(shí)例1996年11月16日至18日按移相倒相法實(shí)測(cè)了500kV洛肥5301線路的零序阻抗和正序阻抗。該線

9、路有多處與其平行的不同電壓等級(jí)的線路，感應(yīng)電壓甚高。正式測(cè)試之前，在線路末端(洛河發(fā)電廠側(cè))開(kāi)路的情況下，分別在首端用高內(nèi)阻高壓電壓表測(cè)試了線路的A、B、C三相干擾電壓分別為1521V、1120V、1643V。3.1零序阻抗的測(cè)量施加試驗(yàn)電壓前，用高內(nèi)阻電壓表測(cè)得線路零序感應(yīng)電壓u031V(末端短路接地)，示波器觀察u0波形為較好的正弦波。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1洛肥5301線零序阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)表電源相序試驗(yàn)電壓/V試驗(yàn)電流/A損耗P/W模值Z0/幅角/(°)新法計(jì)算值模值Z0/幅角/(°)AC307.89.1774101.4773.95102.079.85CA314.29.12

10、11103.5885.76101.179.80AB342.59.6797107.0375.79101.679.92試驗(yàn)時(shí)分別用AB相電源倒相一次，再移相用BC和AC相電源各倒相一次。不倒相每次測(cè)得的Z0的幅值和幅角差別較大，移相三次后，其結(jié)果基本上是一樣的，即該方法基本上消除了感應(yīng)電壓引起的誤差。3.2正序阻抗的測(cè)量施加試驗(yàn)電壓以前，用負(fù)序過(guò)濾器配以高內(nèi)阻電壓表測(cè)得線路正、負(fù)序感應(yīng)電壓的幅值分別為27、15V(末端短路接地)。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。 表2洛肥5301線正序阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)表三相電源相序u12/Vu23/Vu13/VE/VI1/AI2/AI3/AP/W傳統(tǒng)方法計(jì)算值/Z1R1ABC303.6303.9304.0175.45.905.795.8730229.972.938BCA302.6304.0303.8175.25.865.786.0025929.792.497CAB302.7306.5302.1175.45.805.755.8626230.242.596ACB303.6303.8304.0175.45.905.805.7529930.152.946由表2可見(jiàn)：有干擾時(shí)，在每種不同情況下，按傳統(tǒng)方法求得正序阻抗雖然差異不大，但正序電阻差別