电缆线路参数测试方法及试验对比研究
电缆线路参数测试方法及试验对比研究
宋伟，彭姝迪，陈仁全
（重庆电力科学试验研究院 电话：63230515 重庆市渝北区黄山大道中段80号 邮编401123）
摘要：本文阐述了目前电缆参数测试的主要方法，重点研究了采用移频法测量电缆参数的准确性和可靠性。采取了现场测试比较的方法，通过改变电缆外护套互联接地方式得到不同的外护套连接方式，在每种方式下分别选择45HZ 和55HZ 两个频率来对其线路参数进行移频法测量，将移频法测试电缆线路参数与仪表法测试的数据对比，结果表明传统仪表法在采用不同电流强度下测得的电缆参数有随着电流得增加正序阻抗值呈增大得趋势，而移频法测试在各种条件下测试的数据结果均比较稳定。从而验证了移频测量方法通过硬件和软件结合的方法有效的削弱工频干扰，使在强干扰下测量线路参数成为可能，减少不必要的停电完全可以取代仪表法来完成对电缆线路参数的测试。
关键词：移频法，电缆，线路参数
1 引言
随着国家电力建设的发展、供电线路的同杆架设和交叉跨越增多，导致输电线路相互间的感应电压不断提高, 给线路工频参数的准确测量带来了强力的干扰，也对测试人员和仪器仪表的安全造成严重的威胁。
我国现行规程[1]规定长距离敷设110kV 电缆必须按一定长度等距离分段，使金属护套内的感应电压小于50V （安全电压范围），护套内的环流尽可能小。设计中常将电缆回路分为长度基本相等的3段或3段的整数倍，电缆线路敷设、安装过程中护套采用完整的交叉互联换位接地方式。施工中虽按设计分段线路，但是在分段上并不能做到完全平均，使得线路在运行过程中外护套有一定的感应电流，对电缆线路的线路参数产生了影响，传统的计算法和仪表法均存在不足和缺陷。而移频法在抗干扰及测量的方便性方面优势突出。
2 传统测试方法
2.1 计算法
计算法通常是根据电缆的型号、规格、长度、运行情况及铺设环境等参数，将其参数录入经验公式计算得到。这些参数往往计算比较复杂，受铺设环境、电缆布置排列、周围回路干扰等诸多因素的影响，难以准确计算线路环境对线路参数的影响。例如零序阻抗在很大程度上受到大地电导率的影响，很难用解析法精确计算，多年来国内外做了大量的理论分析和试验测量工作，提出卡尔松经验公式等简便有效地计算电力电缆线路零序阻抗的公式，但事实证明这些公式在计算实际铺设好的电缆零序阻抗参数时仍有不小误差。
电缆走向及空间结构的复杂，使得电缆参数是一个典型的分布系统。由于计算法必须事先知道和计算的参数多而繁琐，现在大多数计算已经逐渐演变为计算软件[2]。 电缆线路的现场铺设情况并不能在程序设计计算之初完全考虑到，因此计算值也只能是相对近似计算而言的，不能真实反映实地已铺设好的电缆线路参数。通过我们研究对比，发现电缆厂家提供的正序阻抗值与实测参数的误差较小(基本上不超过10％) ，而零序阻抗相差较大。计算的线路零序参数误差较大的主要原因在于不同地质条件对零序参数的影响无法在零序参数的计算中得到精确的反映。表1为在运的三条电缆（大新一、大新二和大牛二电缆）电缆参数实地测试与理论计算值的差别。
2.2 仪表测试
仪表法测量是长期以来较为普遍应用的方法，即在被测线路在施加电源后，使用电压表、电流表、功率表、频率计等，通过人工读取各表
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重庆市电机工程学会2012年学术会议论文
刻度，经运算后求得各参数值[2]。由于在实测中工频干扰电压对线路零序参数和线路互感阻抗的测量精度影响较大，作为主要成分的工频分量必须予以消除，因此提出了一些改进，如电源倒相法、附加工频电源法、提高信噪比法等。
仪表法是最容易掌握、
实用性强、使用广泛、行之有效的测量方法，但是在消除干扰和测试方便性上显得不足[3]。首先忽略了高频部分，虽然高频部分不是干扰主要成分，但在噪声比较严重的环境下这些感应电压可达几十至上百伏，将会引起测量的相当大的误差，也应引起重视。其次当采用例如倒相法来消除干扰时，对电源要求较高，电源质量重不便运输，给现场试验带来限制。最后，仪表法在人员读数以及仪表、调压等方面的测量误差也是影响测试准确性的几点因素。甚至在不同电流强度下测出的参数也会发生变化。表2是现场采用不同电流强度下测得的电缆参数，随着电流得增加正序阻抗值呈增大得趋势。
3 移频法测试
3.1 移频由来
移频法测量线路参数的基本思想就是，测量线路的主要干扰源来自临近线路引起的工频感应电压，而电网频率相对较固定，同时线路工频参数在40～60HZ 范围内变动很小，因此可以通
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过时间移频单相或三相交流电源避开系统频率，
先把测量设备接到线路测量线路干扰的频率和幅值，确定移频电源设定待测频率，通过移频电源产生设定频率的测量电压到待测线路，最后采集信号到处理器，并进行模拟及数字滤波，可以得到50HZ 下的工频参数。因此采用移频的方法可以有效的避免现场工频电压的干扰，从而实现对线路参数更精确的测量。
3.2 现场实地测量对比
为了研究采用移频法的准确性和稳定性，我们采用一台利用移频技术线路参数测试仪器，对在运的两条电缆大新一和大新二进行了线路参数的测量，并将其与仪表法测量的结果进行对比。对于测量过程中频率的选择问题，虽然理论可以设定40～60HZ 之间的任一频率来避开干扰频率，为了能在需要时进行比较，本测试一般选择45HZ 和55HZ 两个频率来进行移频测量，最终结果取两个频率下的平均值。测量时我们对电缆外护套的互联接地方式进行了调整，即在不同互联和两端接地的情况下，分别用仪表法和移频法测试线路参数进行对比。测试前，对电缆外护套外护套中的电流值进行了测量，如表3所示，此时电缆的负荷电流为110A 。在不同外护套互联接地下移频法和仪表法测得的电缆参数见表4和表5。
电缆线路参数测试方法及试验对比研究
表6
移频法与仪表法测量正序电容和零序电容对比
从表4和表5可以看出，两条电缆在不同的外护套互联接地情况下，采用移频法测量得到的正序、零序阻抗值与仪表法测量得到的值基本吻合，相差不大。
同样的，在不同外护套互联接地情况下，分别采用移频法和仪表法测量正序电容的结果相差不大，表6和表7列出了外护套不同互联接地
情况下采用移频法和仪表法进行电容测试的数
据对比。
表7 移频法与仪表法测量正序电容和零序电容对比
通过移频法测量得到的正序电容和零序电容值，与仪表法测量得到的数据基本一致，可以说明在现场采用移频法测量电缆参数结果准确，可以达到和仪表测量一致的效果。上述所有测试结果证明了采用移频的方法可以有效的避免现场工频电压的干扰，从而实现对线路参数更精确的测量。
3 结论
1）移频测量方法在抗干扰方面优势突出，通过硬件和软件结合的方法有效的削弱工频干扰，使在强干扰下测量线路参数成为可能，减少不必要的停电。
2）由于老式的测量方法需要大容量调压器、配电变压器、互感器、电缆等设备，现场测试时费时、费力，不适宜现场测量。而移频法测试仪器体积小、重量轻，测试方便，且测量准确性和可靠性较好，通过本报告提供的测试结果对比也验证了其较好的准确性。今后可以推广采用移频法取代仪表法进行电缆参数测试。
参考文献
[1] GB50217-94，电力工程电缆设计规范[S].
[2] 刘英，贾欣，曹晓珑. 高压电缆工程计算的软件实现
[J]. 电线电缆,2002（1）
[3] 梁义明，任立辉，邢彦军. 输电线路参数测量方法的
比较研究. 吉林电力，2005（1）：32-35
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