电容式电压互感器传递过电压测量的试验研究

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1、电容式电压互感器传递过电压测量的试验研究王彦金，王巍(武汉楚为志远信息科技有限公司，武汉，430074)摘要：为了测量电容式互感器的传递过电压，本文利用基于LabVIEW8.6的互感器传递过电压研究平台，开发一套适用于电容式互感器传递过电圧试验装置。通过该测控装置测量了110kV电容式电压互感器的传递过电压，试验结果表明该装置的A类冲击波产生、控制和测量均能满足国家标准和IEC标准的要求，且使用灵活方便，可靠性高，能很好运用于互感器型式试验中传递过电圧的测量及研究传递过电圧的传递特性。关键词：GIS；电压互感器；A类冲击波；传递过电压；测量装置冲击波类

2、型AB0引言22施加电压峰值(U1.6Um1.6Ump)气体绝缘开关设备中隔离开关例行操作33常会引起频率1-100MHz的特快速瞬态过电波形参数：压（VFTO）[1-2]。电力系统的正常运行中—常规波前时间(T1)a0.5×(1±20%)us—如果这种过电压从高电压系统传递到低电—半峰值时间(T2)≥50us—压系统，就有可能对低电压系统的电器设—波前时间(T1)—10×(1±20%)us[3-备造成损害，影响电气设备的安全运行—波尾时间(T2)—﹥100ns4]。电容式电压互感器(Capacitorvoltage传递过电压峰值限1.6kV1

3、.6kVtransformersCVT)本身就是电容分压和电磁感值(Ubs)应原理进行电压测量的线路器件。由于电a其波形参数代表了开关操作引起的电压振荡容式电压互感器接于线路对地之间，所以b经制造方与用户协商，可选取其他的传递过电压限制这种过电压要传递到二次测量回路，使二次测量设备承受来自一次回路的传递过电标准的A类冲击波如图1所示：压，在电容式运行中也出现过互感器传递[5-6]过电压造成二次设备危害的问题。为了降低传递过电压对二次设备的危害，互感器国家标准GB20840.1-2010规定从互感器一次侧传递到二次侧的传递过电压峰值不大于1.6kV，同时

4、规范了施加到一次侧的过电压波形。标准中对电容式互感器的传递过电压试验要求施加A类冲击电压波，其波前时间为10×（1±20%）us，波尾时间大于50us，传统的MARX回路冲击[6-7]发生器很难满足试验要求。因此本文基图1A类冲击波形于LabVIEW8.6的互感器传递过电压研究由于A类冲击波的波前时间为10×[6-7]平台，研制了一套满足标准要求的电容（1±20%）us，波尾时间大于50us，与阶跃式互感器传递过电圧试验装置并对110kV电容波类似，因此可以通过对直流电源进行开式电压互感器的传递过电压进行了测量分关合闸来产生。试验电路图如图2所示。析。

5、1传递过电压的测量原理1.1A类冲击波的产生如同雷电波一样必须将特快速瞬态电压波标准化。目前，电压互感器新标准GB20840.1-2010已将VFTO定义为冲击波分为二类：A类冲击波和B类冲击波。A类冲击波，适用于空气绝缘变电站用的电压互感器；B类冲击波，适用于气体绝缘金属外壳全封闭用的电压互感器（GIS）。在实验室进行GIS电压互感器的传递过电压测量，标图2阶跃波发生电路准中VFTO波形的定义，分类和要求见可知单位阶跃函数为：表1。表1电压互感器的传递过电压标准说明：文中的互感器传递过电压测量技术和装置，首次通过中国工控网公开，参加征文。望中国工控网

6、能保护作者合法权益。1t0间，CVT外壳应按运行方式接地。试验电(t)路如图5所示。0t0（1）当试验回路中含有电容电感且开关动作具有响应时间时，图3所示的试验电路产生的波形会与标准阶跃波形有所差异。图5CVT传递过电压试验线路传递过电压U2应在开路的二次端子上测(a)标准阶跃波形(a)Standardstepwave量，通过50Ω同轴电缆连接输入阻抗为50Ω且带宽不低于100MHz的示波器读取峰值。当被测互感器有多个二次绕组时，应一次对每一个二次绕组进行测量，在二次绕组具有中间抽头时，只需在绕组满匝数对应的出头上进行测量。传递到二次

7、绕组的过电压Us应按式（2）进行计算。U2UsUpU1（2）当峰值处有震荡时，须绘制平均曲线，以此曲线的最大幅值作为U1的峰值计算传(b)试验电路输出波形(b)Waveofthegeneratingcircuit递过电压。传递过电压限值如表2所示。图3阶跃波形表2A类冲击波传递过电压标准其中开关的好坏直接影响输出波形的质传递过量，纳秒级波形产生系统对开关的要求施加电压峰波前时间波尾时间电压峰值（Up）（T1）（T2）值限值是：1）结构紧凑，开关的电感小；2）导（Us）通时延迟短而且分散性小；3）开关接触电10×[9]2阻小。在纳秒级波形产生电路中，

8、影响波1.6Um（1±20%＞50us1.6kV3）us形输出质量的开关特性有以下因素：开