基于电压加法原理的直流分压器校准方法

电阻分压器在低电压下的分压比可以用高压臂和低压臂电阻计算,但高电压下的分压比还需要确定其电压系数。过去使用标准分压臂插入法测量直流分压器的电压系数,不确定度难以达到10-4量级。用影响量分项评估综合方法又不能给出实际值。应用直流电压加法技术,可以用计量测试手段实测直流高压分压器在各个工作电压下的误差和不确定度,测量结果的标准不确定度在500 kV等级可达到1.2×10-5。     

500 kV压缩气体标准电容分压器的研制

传统的电容分压器由于高低压臂的结构和材质不同,难以保证其分压比的稳定性,为此研制了一种基于平板电极结构的集中式标准电容分压器,该分压器的高低压臂电容电极采用同种金属极板材料,并处于压缩SF_6气体绝缘介质中,可以保证分压器高低压臂电容温度系数、电压系数等特性参数的一致性,进而保证电容分压器分压比的稳定性。采用理论计算及仿真分析相结合的方式确定了标准电容器各部分的尺寸,针对分压器绝缘外筒表面上电压分布不均匀的情况,在分压器内部加设多层均压电极后改善了绝缘套管上的电场分布情况。经实际测试,标准电容分压器高压臂电容量及分压比实测值与理论计算值十分接近,其高压臂电容量电压系数优于1.5×10~(-5),分压器线性度优于1.0×10~(-4),可以作为标准电压分压器使用。     

一种测量高压快脉冲用电阻分压器的设计

运用传输线原理设计了一种测量高压快脉冲用的新型电阻分压器。该分压器结构合理,在1GHz范围内传输特性好,分压比误差8.7%,上升时间误差5.38%。该分压器的分压比可调,适用范围广,使用方便,能够满足不同工作条件下高压快脉冲的测量工作。     

500kV集中式标准电容分压器的研制

研制了一种基于标准电容器的集中式电容分压器,该分压器的高低压臂电容电极采用同种金属极板材料并处于压缩SF6气体绝缘介质中,可以保证分压器高低压臂电容温度系数、电压系数等特性参数的一致性,进而保证电容分压器分压比的稳定性;采用理论计算及仿真分析相结合的方式确定了标准电容器各部分的尺寸。针对绝缘外筒表面上存在电压分布不均匀的情况,在分压器内部加设多层均压电极后改善了绝缘套管上的电场分布情况。经实际测试,标准电容分压器高压臂电容量及分压比实测值与理论计算值十分接近,其高压臂电容量电压系数为1.01×10-5。     

电容分压器分压比的确定及其误差分析

用电容电桥测定高压臂等值电容是一般试验室最容易实现的确定电容分压器分压比的一种通用方法。本文详细分析了影响分压比误差的各种因素(包括邻近效应、电压、温度、频率等),并通过试验研究确定了各个因素可能引起的误差数值。最后通过对一台ZRF型分压器分压比的分析,说明在一般条件下(合理选择高,低压臂的电容器和选用较精密的电容电桥来测定其等值电容)分压比的误差控制在±1%以内是可以做到的。     

高压ns脉冲测量中的分压器性能及阻抗匹配

为研究ns级高压脉冲测量中存在的问题,探讨了分压器阶跃响应性能与脉冲测量结果的关系及测量系统的阻抗匹配与否对测量结果的影响。由阶跃响应性能不同的分压器的双指数脉冲响应的Pspice仿真和实验测量可知:当分压器阶跃响应存在过冲时,波形上升和下降时间变短;当阶跃响应的上升时间大于被测双指数脉冲的上升时间时,波形上升和下降时间加长。基于传输线理论和Pspice仿真分析及实验测量结果可知:系统内部阻抗不匹配将导致反射和初始分压比小于稳态分压比,高压引线始端不匹配将激发振荡。因此,只有当分压器的阶跃响应无过冲且上升时间低于被测脉冲上升时间、测量系统的阻抗匹配时,才可能得到准确的测量结果。     

一种电容补偿型高压电容分压器的设计

根据高压脉冲实验测量的需要,阐述了外带积分器型、电阻补偿型及电容补偿型等几种电容分压器的工作原理,分析了影响各自响应时间的主要因素即对于测量ns量级快前沿高压脉冲信号,使用外带积分器型电容分压器时不宜采用大尺寸的伞式探针结构;使用电阻补偿型电容分压器时对其高压臂大电阻要求较高。在缺少高性能大阻值电阻的情况下,利用高压电容尝试设计并制作了电容补偿型电容分压器,其分压比约为9348,它在一定范围内可通过改变补偿电容值而方便地改变。实验结果与理论计算及PSpice软件的模拟结果基本一致,方波响应时间约为4.4ns,基本达到了设计目的。定标结果表明该分压器可用于测量高功率脉冲调制系统和强流电子束加速器中的高压脉冲。     

基于两级分压器的6～35kV系统过电压在线监测装置

为了获取6~35 kV中压电网暂态过电压的实际波形数据,设计了基于2级分压的过电压在线监测装置。该装置采用2级分压器作为电压传感器,其中第1级分压器采用分压比为1 000:1的低阻尼阻容串联分压,第2级分压器采用分压比为15:1的阻容串联分压,2者通过同轴电缆构成首末端匹配。通过在2级分压器的入口和出口分别加装瞬态电压抑制器可提高装置的安全性。通过电路理论和方波响应试验分析了分压器的设计原理和响应特性,通过增加接地线的表面积解决了在冲击高压下出现的波形振荡问题。通过硬件电路产生下降沿触发信号,利用软件判断下降沿达到触发水平时触发数据采集卡,极大地提高了触发可靠性。工频试验和标准雷电冲击试验表明,三相分压器的工频分压比和冲击分压比的最大误差小于6%;触发电压设置为54 kV,当过电压幅值超过触发阈值时,能够准确记录过电压波形,并且触发可靠。通过有无避雷器并联时的冲击电压试验表明,该装置能承受幅值为127.5 kV的负极性冲击过电压,无电磁兼容问题,并能够采集避雷器动作后的暂态过电压。     

一种高压ns级脉冲形成电路

分析了脉冲形成电路参数对脉冲上升时间的影响 ,设计了一种集脉冲电容器、脉冲整形器、电容分压器和匹配负载为一体的 ns级脉冲形成电路。该电路采用同轴结构 ,波阻抗为 5 0 Ω,电容分压器的分压比为 932 ,频率响应高达 1GHz。脉冲形成电路能产生脉冲前沿为 2 ns、后沿为 1.8ns、底宽为 5 .6 ns、峰值为 71k V的高压窄脉冲     

一种电阻脉冲分压器的研制

陡前沿高压脉冲测量对分压器的响应性能提出了非常苛刻的要求。电阻分压器对地分布电容是影响其性能的关键因素。采取在高压臂的低压端加入套筒电极的补偿措施,部分地收集原本由高压臂电阻体流向地的杂散电容电流,并调节各相关参数的匹配以减小分压器高压臂对地分布电容的影响,研制出了一种新型的电阻分压器。PSpice性能仿真分析表明:该设计可以减少响应时间和上升时间3 ns以上,改变电极的长度即可在一定的范围内调节其响应性能;适当的电感将有助于降低上升时间。仿真分析还证实了阶跃响应上升时间能够实现<1 ns。对准阶跃波、静电放电枪校准波及纳秒双指数脉冲的实验测量表明该分压器性能优越。     

HL-2A型受控核聚变装置高压电源用脉冲分压器的设计

在受控核聚变中,电源电压的准确测量十分重要,要求作为脉冲测量系统的第1级关键部件的分压器具有良好的响应特性和稳定性。为此,结合实际工况,提出了适合此类电源特性的分压器设计参数。考虑杂散参数对分压器性能的影响,建立了包含分布电容、杂散电感的电阻分压器参数模型,基于电路理论二端口网络分析方法从理论上推导其传递函数和响应时间的表达式。根据该模型提出分压器的相关参数,并采用玻璃釉膜电阻制作分压器。对分压器进行脉冲高压响应的标定实验,与泰克高压探头对比结果表明2者所测波形比较相符,尤其是开通与关断时刻的波形,能准确反映电压信号的暂态过程。该分压器能实时、准确地测量电源输出电压,为电源暂态过程分析和系统反馈调节提供依据。     

脉冲功率装置中电容分压器的设计和应用

为了测量脉冲功率装置形成线和传输线的电压,设计和标定了自积分电容分压器和V-dot探测器。在电容分压器结构设计中,重点叙述了降低结构电感、削弱局部高电场以及保持灵敏度一致的方法。电容分压器采用在线标定,标定用电阻分压器安装在电容分压器相对于轴线对称的位置,以减小对探头位置电场分布的影响。对阳加速器水传输线、脉冲形成线和PTS单路样机中储探测器的标定和实验结果表明:无论是自积分电容分压器还是V-dot探测器,只要取值合适,同时在结构设计中注意分布参数的控制,就都可以响应前沿为几十ns至接近μs量级的信号。     

Distortion-free measurement of high impulse voltages

It is shown that every high voltage divider has a limited bandwidth of some MHz, resulting in a limitation for the measurement of front oscillations or front-chopped lightning impulse voltages. It is pointed out that a voltage divider can be easily calibrated and can be constructed to prevent EMC-problems during impulse voltage measurement. Using a spherical electric field sensor with optoelectronic data transmission, a voltage measurement system with an upper bandwidth of 25 MHz has been constructed. The advantage of this system is the distortion-free measurement of all impulse test voltages in any circuit. After a short review of the principle and characteristics of the sensor, some practical applications are highlighted, showing that it can improve high-voltage measurement     

1000 kV 直流高压分压器的比对与不确定度评定

随着我国特高压直流输电工程的全面启动,直流输电电压等级也由±500 kV 提高到±800 kV.为了使现有的特高压直流电压发生器的工作电压满足特高压直流输电技术发展的需要,将澳大利亚国家计量院研制的1000 kV 直流高压分压器测量系统作为标准直流高压分压器,采用电压比测量方法,与户内±1800 kV 直流高压分压器进行了比对试验.通过对测量不确定度各项影响分量的综合评定,表明±1800 kV 直流高压分压器在1000 kV 工作电压下的分压比变化率小于0.5%,能满足开展特高压直流绝缘技术研究和特高压直流设备相关产品检测工作的需要     

一起直流分压器故障导致直流系统闭锁事故分析

介绍了德宝直流输电系统一起由于高压直流分压器的体系结构设计不足引起的直流系统闭锁事故,通过对事故的原因进行剖析,找出直流分压器的体系结构设计的不足,并提出了相应的解决措施,为高压直流输电系统的运行提供了借鉴经验.     

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。     

一种用于测量快前沿高压脉冲的电阻分压器

分析了电阻分压器中电感和对地电容对分压器响应特性的影响,在此基础上研制了一种用于测量快前沿高压脉冲的同轴型电阻分压器,介绍了分压器的制作过程,对其进行了方波响应标定,并应用于实验测量中。实验结果表明,该电阻分压器能满足测量要求,可用于幅值10kV左右、ns前沿的短脉冲测量。     

多柱并联避雷器直流参数测量方法

针对多柱并联避雷器测量1 mA直流参考电压U_{1 mA}及0.75倍U_{1 mA}下的泄漏电流所需试验仪器容量大以及测量过程中避雷器高压端法兰间存在幅值不确定的悬浮电位问题，开展多柱并联避雷器不拆除避雷器本体试验方法研究。提出通过电阻分压法降低避雷器高压端法兰之间的压差和直流高压发生器的输出容量。通过试验从避雷器高压端法兰电位差、所需试验电流和测量准确性等三方面论证了电阻分压法测量多柱并联避雷器直流参数的可行性，为多柱并联避雷器例行试验提供了理论支撑。