一种MV级峰化电容一体化电容分压器的研制

峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压,而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题,以峰化电容器为基础,研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次,根据分压器的新型结构分析了峰化电容一体化电容分压器的理论分压比,给出了理论分压比计算公式,分析了影响低频响应的因素并进行了电路仿真验证。同时,开展了方波标定实验,得到了两个探头的分压比及响应时间,且探头响应时间均小于6.2 ns。此外,为了得到更准确的分压比并验证正常工作状态下该一体化电容分压器分压比的稳定性,进行了高压在线标定实验,得到了1#探头分压比为11 071,2#探头分压比为15 148。且在更高电压等级下,该电容分压器探头的测量相对误差较小,分压比稳定性良好。

用于高幅值陡脉冲测量的电容分压器特性研究

雷电冲击试验是电力设备电气绝缘材料测试的重要试验项目,具有上升时间快、幅值高的特点,对于高幅值陡脉冲电压的测量是其核心的技术。建立了400 kV雷电脉冲的试验平台,对脉冲电容分压器及其冲击响应特性进行研究,分析了电容器介质材料对其频率响应特性的影响。试验结果表明:脉冲电容分压器对雷电脉冲电压具有不同的频率响应,具体表现为测得的雷电电压波形波尾处发生不同程度的畸变,同时不同介质的脉冲电容分压器的刻度因数与理论计算值之间存在较大偏差。从介质理论出发,对试验现象进行了分析,研究结果为脉冲电容分压器的深入研究提供了理论和工程应用基础。

CVT电容分压器末端放电故障分析

电容式电压互感器(CVT)具有绝缘裕度大、抗谐振强度高等优点,在电力系统中得到广泛运用,维护其正常运行是保障电力系统可靠性的必要条件之一。CVT是由电容分压器和电磁单元组成,由于结构相对复杂,在运行过程中会出现各种各样的问题,其中以CVT本体发生异常放电并导致漏油的故障较为突出。本文通过对一台110kV CVT电容分压器末端发生放电并导致漏油的产品进行解体分析和试验验证,得出了故障原因,并提出了改善措施。

铁氧体传输线电压测量用自积分电容分压器设计

为了研究铁氧体传输线对脉冲前沿的陡化机理,研制了6个耦合式自积分电容分压器测量传输线不同位置的电压波形,以此来分析脉冲前沿的陡化过程。首先通过Pspice建立电容分压器的等效电路模型,从时域和频域上分析了同轴信号电缆匹配方式及低压臂补偿电容的杂散电感对电容分压器测量输出的影响,提出采用多个电容并联的PCB同轴结构减小其杂散电感对脉冲高频振荡的影响,然后根据传输线结构设计了一种低杂散电感的耦合式电容分压器,通过Comsol仿真计算出高、低压臂电容值并推导了理论分压比。实验测试了电容分压器工作于D-dot模式和自积分模式时的输出信号,对分压器的分压比及响应时间进行定标,结果表明所研制的电容分压器,实测分压比与理论值接近,响应时间约为2.1 ns,实现了6级铁氧体传输线不同位置的脉冲电压的同时测量。

测量微秒量级脉宽方波信号的电容分压器

为了解决测量脉宽达到μs量级的方波信号的平顶衰落问题,设计了改进的双端匹配电容分压器。对采取双端匹配方式的电容分压器进行了频域和时域仿真。仿真结果表明,双端匹配方式的中频段幅频特性不平坦,方波响应波形也存在过冲。通过仿真计算调整了始端电阻以及对应的末端电容,实现了双端匹配方式的优化设计。实验结果表明:当低压臂电容为2 nF的情况下,使用电长度为50 ns的电缆的改进双端匹配电容分压器可以得到过冲小于2%,无平顶衰落的波形。

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。

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。

一种同轴高压电容分压器的设计

叙述了电容分压器的电路原理,分析并推导出同轴电容分压器的容值计算公式,给出了波形无畸变条件;在此基础上,设计出适用于强流电子束加速器的电容分压器,并应用于实验测试中。实验结果表明,设计的高压同轴电容分压器满足测量要求。

一种测量脉冲高电压的电容分压器

研制了一种测量脉冲高电压的电容分压器 ,该分压器对方波脉冲的响应时间为2 .8ns。已用它测量了 Tesla变压器型强流电子束加速器的主开关导通的脉冲电压和

纳秒级不同脉宽的信号对电容分压器的影响

为选择和设计适用的电容分压器以完善测量系统 ,先简析了电容分压器测量不同脉宽信号的不同结果 ,再研制了自积分模式电容分压器 (分压比为 1370 ,方波脉冲响应时间 0 .6 5ns)来测量脉宽分别为 10 0和 10ns的信号 ,实验结果与理论分析一致。

测量强光一号负载电压的电容分压器

以"强光一号"加速器为例,给出了一种可以对其阴阳极间负载电压进行直接测量的自积分式电容分压器。介绍了自积分式电容分压器的结构,并通过静电场模拟分析了该分压器结构并不会对阴阳极间隙电场造成明显影响,在此基础上利用方波电压源对其进行了响应实验从而获得其频率响应,并对电容分压器的分压比进行了在线标定,最终给出了利用该自积分式电容分压器测量短路状态时阴阳极间隙电压测量结果。

基于电容分压器的电子式电压互感器的研究

分析了以电容分压器为传感元件的电子式电压互感器(ECVT)的工作原理、特性,介绍了ECVT的研制、试验情况及其暂态响应特性。分析研究表明,ECVT体积小、绝缘好、抗干扰能力强、无铁心饱和。ECVT带俘获电荷重合闸引起的暂态误差可用软件技术校正。一次侧短路时,暂态响应特征与短路发生时刻、分压器参数有关,而负载对暂态特性影响不大。

纳秒脉冲电容分压器测量系统分析及波形重建

分析了纳秒脉冲条件下微分型、自积分型电容分压器的必要条件。用最小二乘法求得了测量系统的冲击 响应,并根据输入波形预测系统输出,采用基于Wiener滤波的反卷积法重建输入电压脉冲,并与积分器的输出波 形对比。结果表明,波形重建的效果要优于积分器,且不受电压等级、频率及采样频率的影响。

光学电压互感器精密电容分压器的研制

为了解决光学电压互感器中晶体材料的耐压问题,提出了采用分布式精密电容分压器的解决方案,并结合互感器使用环境建立了电力系统中高压电容分压器的数学模型,然后利用该模型与分压器误差特性的联系,重点分析了温度变化、杂散电容、相间干扰等误差因素对电容分压器的影响,并对这些误差因素的影响进行了合成。基于以上理论和误差分析方法应用有限元软件对220 kV电容分压器进行了仿真计算,分析结果表明,合理选择电容分压器的主电容值可以使电容分压器的精度在0.1%以内,这为精密电容分压器的设计提供了理论依据。

集中式电容分压器分压比稳定性的研究

集中式高压电容分压器电极上的电荷分布易受周围接地体的影响，由此产生的电容值改变会影响分压器分压比的稳定性。用模拟电荷法对集中式高压电容在其周围存在接地物时的等效电容改变进行了计算，并且用实验进行了验证。

用于纳秒脉冲高压测量的同轴型电容分压器

阐述了电容分压器的电路原理,根据同轴型电容分压器的容值计算公式计算了电容分压器的理论分压比,研制了一种用于测量上升沿小于10 ns脉冲高压的同轴型电容分压器,并利用方波源和电阻分压器对其进行了标定。实验测试表明,该电容分压器满足测量要求,能很好地测量快前沿的陡脉冲电压信号。

磁绝缘传输线电压测量用自积分式电容分压器研制

研制了一种用于磁绝缘传输线(MITL)电压测量的自积分式电容分压器;利用PSpice软件和标定实验数据,建立了该分压器等效电路模型,给出了分压器系统传递函数,并分析了分压器频率响应特性。计算结果表明:该分压器对于被测信号大于5MHz频率分量部分的相频和幅频响应无明显畸变。基于"强光一号"长1.0m、阴阳极间隙2cm的同轴型MITL实验平台对该分压器实际工作性能进行了考核。实验结果表明,在相对少量场致发射电子抵达阳极表面的条件下,该分压器能够有效测量MITL沿线电压波形(2.07Ω负载条件下,电压峰值约600kV、峰值时间约80ns)。

同轴电容分压器结构分析

同轴电容分压器能有效避免寄生电容的影响,抗电磁干扰,稳定性良好。在同轴电容分压器中,电场分布不均匀,绝缘强度与同轴电容的半径有关,文章给出了同轴电容的半径选择原则。同时,温度对电容分压器精度的影响与其结构有关,文章建立了数学模型,分析了内外半径、壁厚、膨胀系数、温度等因素对误差的影响。计算与仿真的结果表明:固定外径和内径的比值为e,较大半径、薄的圆筒壁厚和低膨胀系数的材料可以使温度对测量精度的影响降到最低,同时保持最好的耐压能力。

特高压CVT电容分压器的宽频建模

特高压电容式电压互感器(CVT)作为特高压电网中重要的一次设备,其电容分压器承受着来自电网的特高电压,建立特高压CVT电容分压器的宽频模型对研究其过电压分布具有重要的意义。通过网络分析仪测量特高压CVT电容分压器的宽频阻抗参数,然后利用矢量匹配法对测量到的宽频阻抗参数进行有理函数逼近,再通过电路综合理论得到特高压CVT电容分压器的宽频等效电路。通过对2台电容分压器的测量和建模结果进行对比分析可知,该方法适用于建立特高压CVT电容分压器宽频等效电路模型。

自积分式电容分压器的频率响应特性

为了测量电缆中传输的ns量级脉冲高电压,设计了自积分电容分压器并开展了频率响应特性分析。为分压器设计了不同的补偿电阻,并使用含有杂散参数的等效电路进行分析。仿真结果表明:分压器低频特性的主要影响因素是等效取样电阻与低压臂电容乘积得到的时间常数;高频特性主要受电容的杂散电感和取样电阻的杂散电容影响。增大时间常数扩展低频特性时,会导致杂散参数的影响加剧而使分压器高频特性变差。采用方波实验和扫频测量两种方法实测了不同参数分压器的频响特性。结果表明:补偿电阻为550Ω的电容分压器频响上限超过2GHz;但是低频特性不足,频率下限约为1.8 MHz;而补偿电阻为6.6kΩ,且调整结构的电容分压器带宽为0.17~700 MHz,能够满足测试需求。