基于标准电容器的高压信号精密测量系统设计

电子式电压互感器的误差稳定性较差,需要在不停电的条件下进行误差检测。检测中的关键在于一次高压信号的在线测量。针对这一需求,设计了1种基于标准电容器的高压信号精密测量系统。相比于标准电压互感器,标准电容器无铁芯和电感单元,并且作为高压信号的传感主体,可安全地通过机械升降的方式带电接入一次导体。此外,为实现电压信号的精密测量,设计了1种带T型网络的改进模拟积分电路和高精度信号采样电路。校准试验结果表明,所设计的高压信号精密测量系统测量准确度满足0.05级的要求。该系统可作为标准电压互感器,用于电子式电压互感器测量误差的带电检测。

标准电容器内电极形变差异对电容影响研究

电极位移法是一种关注内电极位移量的高压标准电容器电压系数测量方法。该方法认为内电极顶面在水平方向上的位移量与电容量存在函数关系,却未考虑引起内电极形变的作用力类型。由于不同作用力下内电极挠度分布并不相同,故不同力产生相同的内电极顶面位移量时,实际电容量却存在差异,这就有可能影响电压系数测量的准确度。为研究这种差异,文章对一台悬臂梁式400 kV高压标准电容器进行了仿真和实验。结果表明,在20 kV~350 kV电压变化范围内,电容器内电极顶面最大位移量为52μm,电压系数最大为13.8×10^(-6)。其中,不同力作用下,内电极挠度分布存在差异,但导致的电压系数不确定度仅为0.098×10^(-6)。因此在考虑高压标准电容器的电压系数最大允许误差为10-6量级时,内电极形变差异对电压系数测量实验的影响可以忽略,从而验证了电极位移法的可靠性。

IEC 60384-14:2023附录J电气间隙与爬电距离测量解析

安规电容在电路中起到保护元件的作用。本文对新版IEC 60384-14:2023中新增的附录J针对电气间隙和爬电距离的测量要求进行简要介绍,结合检测时的实例,对新版标准要求进行解读及探讨。

PCM设备电容参数整体校准方法研究

半导体行业中普遍使用的工艺过程监控设备(PCM设备),是芯片产品中测环节必不可少的测量设备。PCM设备电容参数的准确测量,是保证与电容制作相关工艺参数的重要手段。针对国内PCM设备电容参数暂无溯源途径现状,根据其测试原理,研究了基于在片电容标准件的整体无损校准方法。采用增加绝缘层的半导体工艺,研制了高稳定性、频响至1 MHz、电容低至0.5 pF的在片电容标准件,满足了国内PCM设备电容参数自动校准需求,测量不确定度优于1%。研究了PCM设备电容参数溯源方法,从而保证了芯片产品PCM图形电容量值测量结果的准确一致,提高了计量效率。

宽频电压互感器误差校准技术研究

本文笔者提出了用电容分压器进行宽频电压互感器误差校准的方法,分析了介质损耗对电容分压器频率特性的影响机理,建立了介损与传递误差的关系模型,通过对10kV、35kV两种低频电压互感器的校准验证,确定了本方法的合理性和有效性;通过对各项不确定度来源的分析计算,确认本方法可以用来校准0.2级的5Hz~400Hz频率范围内的各种配网计量用电压互感器,这将有助于解决目前国网公司正在开展的20Hz低频示范性电网中的电压互感器校准问题。

电气绝缘液与结构材料相容性试验方法标准讨论综述

本文介绍了国内外现有的电气绝缘液与结构材料相容性的试验方法标准,并分别对变压器、电力电容器、电缆终端和油冷电机中绝缘液与结构材料相容性的试验方法标准进行讨论,总结了各个标准在试验条件和评定参数等方面的异同,并分析了现行标准的不足。最后简要介绍了由广东电网有限责任公司广州供电局提出的IEC 63177《电气绝缘液与结构材料相容性试验方法》标准提案,该提案将解决现有相容性试验方法的不足。

交流电动机电容器IEC标准与美国、日本标准差异对比

欧盟以及中国、韩国、俄罗斯等国家的交流电动机电容器标准等同采用IEC标准,而美国和日本的产品标准分别自成一派。本文对IEC 60252-1:2010+A1:2013与UL 810第六版和JIS C 4908:2007的差异进行对比,以期对产品设计提供标准参考。

正立式压缩气体标准电容器的研制

为了解决正立式标准电容器安装复杂、电极易受外部壳体影响发生偏移的缺点,研制了一种采用分体式安装结构的正立式压缩气体标准电容器。装置借鉴气体绝缘开关设备(GIS)的设计思路,采用SF6气体绝缘,设计了多重同圆心定位结构,从而提高高低压电极同轴度;采用分体式安装结构来减少壳体对低压电极的影响。电容器采用套管加壳体结构,更适合户外使用。通过理论计算确定电极尺寸及材料,使用电磁场仿真软件对电容器进行2维建模及优化设计,最后制作出样机并对其进行了测试。测试结果表明,电容器的工频耐受电压为360kV,电压系数<1×10-5,温度系数约为1.2×10-5°C-1,测试结果与理论估算值相符。

1000kV CVT误差的现场试验方法

1000kV电容式电压互感器(CVT)是我国特高压交流试验示范工程中的新型设备,其准确度(误差)的现场试验在世界上没有先例。为确保1000kV CVT误差现场试验的顺利实施,开展了对1000kV CVT现场试验方法的研究,结合试验示范工程用1000kV CVT的结构特点和具体参数,提出了差值法、电压系数测量法等3种方法,通过比较这些方法的优缺点,表明在现场宜用1000kV电磁式标准电压互感器作为试验标准、采用差值法进行CVT的准确度(误差)现场试验;根据试验方法所需的标准装置,研制出1600kV标准电容器、1000kV量值传递用和现场用电磁式标准电压互感器。同时,对测量中可能导致不确定度的来源进行分析,使测量中的偏差控制在允许误差的1/3以内。

基于新型LVQB型电流互感器的CVT在线校验方法研究

目前CVT误差校验的主要方法为离线校验法,存在着校验工作量庞大以及校验结果偏离CVT在线状态下的实际值等问题。笔者提出了一种利用在运容性设备协助CVT进行在线校验误差的新方法。在变电站中大量使用的LVQB型电流互感器结构基础上,设计改造使其具备高压标准电容器功能,通过在其末屏接地线处串入低压标准电容器和电子分压器组成标准电容分压器,即可实现对CVT误差的在线校验。这种新型在线校验方法规避了在变电站在线直接投切标准电容分压器的风险,同时在完成对站内CVT的校验工作之后,恢复LVQB型电流互感器的正常接地,不影响LVQB型电流互感器的正常工作。随着该方法的大量应用,CVT的在线误差校验将取代繁琐的离线校验,同时也为下一步电力设备的在线检修奠定了基础。

四端对标准电容器频率特性的校验理论及测定方法

对四端对阻抗测量仪在其使用频段内进行校准,须确定四端对标准电容器的频率特性。空气介质四端对标准电容器频率特性的校验理论,是从四端对标准器阻抗矩阵出发,按四端对导纳定义进行简化后,再用网络分析仪在较高频率对有关参数进行测定,分析计算后将确定的频率特性曲线回归到100kHz～13MHz范围内。给出标准电容器1000pF、100pF、10pF、1pF的频率特性曲线及不确定度分析,它将作为阻抗高频段计量的溯源依据。

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。

600kV高压标准电容器的研制

介绍一种基于压缩SF6气体绝缘的正立式标准电容器的,可测量600 k V工频电压,1 200 k V冲击电压。使用有限元分析软件ANSOFT对高压套管进行仿真计算,套管的接地屏蔽以及中间电位屏蔽的位置和尺寸进行优化设计。中间电位屏蔽上的电压系数k=41.6%时,套管利用率最佳。对于电极的设计,依据电场大小确定高压电极的直径和上下圆弧的尺寸,不断优化屏蔽电极的尺寸,尽可能均匀低压电极表面的电场强度。雷电冲击耐受电压1 440 k V下,装置壳体内部最大电场为18.1 k V/mm。为了改善标准电容器的频率特性,设计时低压电极与外壳内壁的距离仅15 mm。根据标准电容器的尺寸和材料,计算得到温度系数为2.05×10^(-5)/K,600 k V时的电压系数为5.5×10^(-7),偏心引起的电容量变化为3.95×10^(-5),为电极安装之后的固定误差。

变频技术在GIS电压互感器误差试验中的应用

本文针对GIS变电站电压互感器误差试验的特点及面临的问题,详细分析了GIS电压互感器误差试验原理,并将变频技术应用于GIS电压互感器误差试验中。在实验室由标准电容和可调电感组成的串联回路,利用变频技术测量串联回路的谐振频率,通过计算对可调电感进行标定。在GIS变电站电压互感器测试时,利用变频技术测得GIS管道电容量,从而可计算得出工频谐振条件下应匹配的可调电感值。条件已标定的可调电感,通过工频谐振很容易获得误差试验所需的一次电压,能较好的解决GIS电压互感器误差试验面临的难题。

标准电容器材料和结构的研究

本文介绍了标准电容器常用的材料及结构特性。通过选择优质的介质材料和电极材料,设计合理可靠的结构,从而保证标准电容器具有优质的性能,满足使用要求。

标准电容器的温度系数试验

作为实物计量器具的标准电容器,环境温度的变化是引起其容量变化的主要因素。依据JJG183-1992《标准电容器检定规程》,对标准电容器进行了温度系数试验,验证了不同介质材料制造的标准电容器的温度特性,为标准电容器的检定校准工作提供了试验依据。

500kV标准电容器电场优化研究

为了优化高压标准电容器的电场分布,利用面电荷密度计算包含导体和电介质材料的无限大空间电场。假设电极上的自由电荷连续分布,两种介质分界面上存在着连续分布的束缚电荷,以节点的面电荷密度为变量,利用线性插值来表示这些连续分布的电荷,根据边界条件和分界面条件建立联立线性方程组。计算结果表明,通过改变均压环的高度,可以优化电容器外部的电场,使最大场强降低到临界值。

有限元法在标准电容器电场计算中的应用

本文在分析国外标准电容器有关资料和多年来积累的研究和制造 5 0 0 k V及以下标准电容器经验的基础上 ,对高压标准电容器的绝缘结构进行了大量的研究工作 ,并用FORTRAN语言编制了有限元法进行标准电容器电场分析和计算的软件。该软件可用于对标准电容器电场的分析计算和优化设计。

电容法水分测定仪测量结果的不确定度评定

以小麦为样本,对使用电容法水分测定仪测定其水分的测量结果标准不确定度进行了系统的分析和评定,并编写了相应的计算程序,对测量结果不确定度评定中的建模、分量计算、合成标准不确定度的评定和计算方面作了有益的尝试。本分析对相关测量不确定度的评定方法和数据处理的运算提供了参考。

可移动屏蔽型计算电容研究

计算电容是目前电磁计量领域内除量子基准外准确度最高的装置。它是阻抗的基准;与量子霍尔电阻装置相结合,可以测量精细结构常数,对国际上重新定义基本单位有重要作用。本文介绍中国计量科学研究院正在开展的可动屏蔽型计算电容课题的情况,包括各方面的用途、原理、关键技术以及目前研究进展情况。