基于空间电场效应的高电压测量装置的研究.pdf

第28卷第1期 电工电能新技术 V01．28，No．1 2009年1月 Advanced ofElectrical and Jan．2009 Teehnology EngineeringEnergy 基于空间电场效应的高电压测量装置的研究 汤宁平1，柔少瑜2，廖福旺2 (1．福州大学，福建福州350108；2．福建省电力试验研究院，福建福州350007) 摘要：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。 关键词：空间电场效应；电容分压器；高电压测量 中图分类号：TMl5；TM83文献标识码：A 文章编号：1003．3076(2009)01．0025．04 何接地。数据采集系统高压侧部分对分压电容器的 1引言 信号进行采集、转换后，通过光纤传送到数据采集系 在电力系统电网运行中常要对高压或超高压线 统的低压侧部分进行处理、显示。 路和设备进行测试，其中包含着各种需要真实反映 暂态特性的高压信号测试，如反映断路器特性和整 体过电压保护设计的投切空载主变、投切电容器组、 投切电抗器等操作…。对暂态高电压信号的幅值、 持续时间等特性的真实再现，有效的方法就是通过 电容分压器来对暂态高电压信号进行测量旧J驯。现 有的标准电容分压器设备笨重，不适用于生产现场 的测量。本文根据空间电场效应设计出一种可以应 用于现场暂态高电压信号测量的电容分压器，它无 1一待测高压线路；2--高压引线；3一高压探头；4一大地 铁芯，无线圈，无饱和，频带宽，体积小，重量轻，便于 卜电容分压器的悬挂高度；C。一串联电容； 携带，抗电磁干扰能力强，易于实现数字化处理和计 c2一高压探头的对地等效电容 量。该技术解决了电力系统调试时暂态高电压信号 图1新型电容分压器结构原理图 ofnew of divider 难于测量的问题，在电力系统中有很好的应用前景。 Fig．1Configurationtypecapacitive 2电容分压器的工作原理 由于该电容分压器是基于空间电场效应原理 的，因此电容分压器高压探头的大小形状、测量环 基于空间电场效应的电容分压器是利用空气和 境、安装位置等对高压探头的电场分布、对地分布电 大地作为绝缘介质和电极，其结构如图1所示，其 容值都会产生影响。另外，当该装置用于采集不同 中：C2是高压探头等效对地分布电容，C，是一个普 电压等级的高电压暂态信号时，需对低压臂上串联 通电容器，由其取出高压测量信号。电容分压器内 电容器的电容值进行粗略的估算，然后通过控制器 部是空的，可将分压电容器C。、数据采集装置的高