标准冲击电压校准器的研制与溯源

冲击电压测试设备及仪器需要进行校准以保证冲击电压试验结果的准确性,为此研制了一种校准冲击电压测试设备仪器的冲击电压校准器。在介绍了设计原理后进行了不确定度分析和量值溯源。校准器的电压量程范围为30～1000V,能产生满足IEC60060-1:1989的标准雷电和操作冲击波,并且通过高精度直流电压源以及组成冲击回路的高精度、高稳定度的电感、电容、电阻等基本元器件,从而将冲击电压的参数经过这些元件的不确定度传递到相应的直流电压标准及元件标准上去。经过不确定度来源的分析和评估,校准器所产生冲击电压峰值的不确定度为0.05%,时间参数的不确定度<0.5%,可作为校准冲击电压测试设备以及仪器的标准波源。     

新型冲击峰值电压表的研制

对所研制的冲击峰值电压表进行了介绍，对其中的几部分主要电路的设计作了说明，并详细分析了数字分压电路的独特设计，该仪表采用了数字电路及独特的数字分压器，稳定性提高，抗干扰能力增强；其体积、重量均减少了许多。     

组合式冲击电压发生器

本文提出了一种组合式冲击电压发生器,可产生标准雷电冲击、操作冲击和振荡操作冲击电压等,这种新型冲击发生器可不用任何工具在30min内装(拆)完毕。因此,特别适用于GIS现场试验和学生培训。     

冲击电压试验控制台

我研究开发中心研制的冲击试验控制台由手动和自动部分组成,具有功能齐全、可靠性高、精度高、运行使用方便等独特优点。     

超高压电压互感器冲击电压分布计算

阐述了超高压电压互感器冲击电压分布计算的电路模型、参数计算和电路方程计算的方法,计算了三种不同结构的模型,并就这些结构的特点对冲击电压分布的影响进行了比较。     

单次冲击电压的测量

本文提出了一种测量单次电压的仪器－ＳＥ－１００冲击电压测量仪,该仪器用于测量高压试验中的雷电波和操作波。为适应雷电波瞬态过程的特点,该仪器采样速率高达１００ＭＳ／Ｓ,测量精度达０．５％,仪器由ＰＣ机控制,借助ＣＲＴ上的软面板实现入机接口。本文该仪器的设计原理并给出试验结果。     

我国7200kV冲击电压发生器输出电压创世界记录

“现在开始充电，充电电压270kV，充电时间90s，倒计时开始：……30s……10s、……5、4、3、2、1、0，放电!”，2007年10月9日晚7时，随着数道亮光闪过，特高压直流试验基地户外试验场测控楼和户外拍摄现场同时发出一阵欢呼声：7200kV冲击电压发生器产生的4845kV标准操作冲击电压击穿了25m的棒一板空气间隙，同时，冲击测量分压器实测到了操作冲击放电电压波形。[第一段]     

标准冲击分压器的研制与特性校验

为在我国开展冲击电压测量基准传递工作,提高冲击电压测量准确度水平,本文研制了一台250kV标准冲击分压器,并讨论了分压器方波响应及分压比等特性校验的正确方法。经特性校验和国际对比试验证明,该分压器具有优良的技术性能,其部分响应时间T_α≈3ns,过冲β≈9%,与加拿大国家研究委员会(NRC)的标准分压器的冲击测量结果相差+0.51%(全波)及+0.7%(截波),达到了国际同类分压器的先进水平。该分压器现已作为标准测量设备在我国国家高电压计量站投入使用。     

冲击电压分压器线性度试验研究

冲击电压测量系统在溯源过程中通常使用低压直流源或冲击电压校准器测量分压器的刻度因数,因而必须考虑分压器线性度对测量系统测量不确定度的影响问题。在现今我国尚未建立标准系统的情况下,提出用试验的方法测量分压器的线性度:首先用线性度可忽略的电阻分压器R200S得到冲击电压发生器的线性度,采用直流分压器测量冲击电压发生器的充电电压,测量试品分压器HCR600示值与充电电压的比值,修正发生器的影响后得到分压器的线性度,结果显示HCR600的线性度单调下降,从+0.4%至-0.8%,正负极性最大差值为0.14%,且负极性的线性度优于正极性。然后进行试验验证:用线性度已知的500kV电阻分压器与HCR 600进行比对而得到线性度变化曲线,并与之前的试验结果进行比较,两者变化趋势相同,相同电压下最大差值点仅为0.15%。说明此方法可较准确地测量分压器的线性度,可用于冲击电压建标时的试验验证,发生器等试验设备满足一定条件时此方法也可用于特高压冲击设备的校准。     

冲击电压发生器充电不均匀度的仿真和实验分析

冲击电压发生器充电过程中,各级电容充电电压的不均匀性直接影响发生器输出预测和控制设定的准确度,特别是输出电压高、级数多的大型发生器,各级电容充电的不均匀现象尤为突出。本文先讨论直流电压源对均匀分布参数充电回路的充电过程,计算分析各级电容充电电压之间的不均匀度。然后通过建立冲击电压发生器的EMTP仿真模型,分析并讨论充电回路元件参数、充电方法和充电时间等因素对充电电压不均匀度的影响。分析恒流充电方式、减小充电电阻以及采取合理的控制策略等技术措施对改善充电电压不均匀度的效果,通过实验验证并改进这些措施,有效的减小充电的不均匀度,提高冲击电压发生器充放电过程测量控制的准确性。     

变压器绕组的陡波电压分布特性

为得到高频陡波如雷电波、快速暂态过电压进入变压器高压绕组后的变化规律,利用波头时间分别为1200、200、60 ns,输出电压为1 000 V的陡波发生装置,实际测量模拟变压器绕组各出线端头的电压波形,绘制高压绕组峰值和瞬态电压分布图,研究和分析其分布特性及其影响因素。结果表明:波头时间越短变压器绕组的电压分布越不均匀;快速暂态过电压比雷电波对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的危害大。     

特高压冲击电压测量系统线性度试验方法研究

随着特高压输电技术不断发展,为满足设备冲击耐受试验的要求,冲击电压测量系统的额定电压已升至7 000 kV左右,而目前冲击电压测量系统的校准电压在1 000 kV以内,其校准结果不能很好地满足实际试验需要,所以测量冲击电压测量系统在1 000 kV以上的线性度,是目前亟待解决的问题。笔者分析了现有的主要校准方法——直接比对校准、测量电容量,提出在1 000 kV内进行比对校准,1 000～5 000 kV采用增大电压等级逐级比对的实验方案,并以测量发生器效率变化的方法作为佐证,理论上该方案可基本满足7 500 kV冲击电压测量系统在1 000～5 000 kV范围内的工程试验需求。如果试验结果理想,可使用该方法建立一套传递标准,将全国所有特高压冲击测量系统进行比对。文章同时介绍了球隙、标准电容器、利用空间电荷、电场传感器等其他测量线性度的方法,讨论其各自的优缺点,如果投入实际应用,需要进一步的试验验证。     

一种测量冲击电压的新分压方式

本文介绍一种测最冲击电压用的微分积分系统的分压方式。分别分析了微分和积分环节对波形测量误差的影响。文中给出了一些实验结果。认为这种分压方式有利于数字化测量工作的开展。     

冲击电压标准装置的建立

介绍了建立冲击电压标准装置的意义和本文研制的装置构成并讨论、分析了测量系统的不确定度。该装置包括冲击过电压波源、测定系统及相应的测量不确定度保证体系;系统测量不确定度则来自电阻分压器、低压测量仪和计算软件。国际比对确认所建冲击电压标准装置不确定度≯1%,可以开展对冲击电压测量系统的认证。     

冲击电容器直流叠加操作冲击回路仿真分析

直流输电线路中性线上运行的冲击电容器,同时承受直流电压及站内外故障操作冲击电压的影响。基于pscad电磁暂态仿真软件对冲击电容器直流叠加操作冲击电压老化试验回路进行了仿真,分析了该试验回路中直流电压对冲击电压发生器输出波形的影响,以及连接操作冲击电压侧与直流电压侧的耦合电容对试品电压波形的影响。分析认为,直流电压对冲击电压发生器输出波形影响极小,耦合电容取值对试品电压波形影响也极小。仿真结果表明,冲击电容器直流与冲击叠加老化试验具有可行性。