高电压比例标准装置技术综述

高电压比例标准装置是检定、校准高电压测量设备的关键装置,代表了高电压比例测量领域的最高测量能力。为此,结合国内外高电压比例标准技术的发展现状,分别介绍了工频高电压串联互感器、高电压双级互感器和有源分压器等工频高电压计量领域的最新研究进展,通过技术对比表明电磁式比例标准装置的最高应用电压已突破1 000 kV,具有高稳定性和高准确度的特有优势,已完全取代了传统电容式比例标准。基于直流比例标准的溯源方法介绍了各国最高计量机构研制的直流分压器,指出电阻分压器仍是直流比例标准装置的首选,其结构形式取决于所适应的溯源方法。接着介绍了弱阻尼分压器、电容分压器等冲击电压比例标准装置,分析表明冲击电压的测量已从主标准装置的研究逐渐转变为低压侧高准确度冲击信号测量方面的研究,抗干扰、低不确定度是主要挑战。最后对上述比例标准关键技术内容进行了分析,并对高电压比例标准技术研究未来的方向和趋势进行了讨论。

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。

一种基于三端口网络的互感器电压串联加法

1954年Zin E和Forger K成功研究出互感器串并联电压加法线路;1988年国家高电压计量站成功研究出互感器双边串联电压加法线路,2006年使用串联型电压互感器进行双边电压加法,2008年试验电压达到1000/√3 kV,电压比不确定度不大于4×10^(-5)(P=95%)。要进一步减小电压比的不确定度,需要最大限度地消除串联型电压互感器的屏蔽误差以及邻近干扰误差。除了设计电磁屏蔽更完善的串联型电压互感器外,还可以使用三端口网络理论实施电压加法,通过三端口网络的响应叠加性,使得在加法过程中的屏蔽误差和邻近干扰误差很大程度上得到补偿。2013年使用广东电网电力科学研究院的500 kV工频电压比例自校系统装置进行了验证试验。与1988年数据相比,110/√3 kV电压下的屏蔽误差从18×10^(-6)减小到1.5×10^(-6),与2006年数据相比,500/√3 kV电压比例不确定度从15×10^(-6)减小到7×10^(-6)(P=95%)。