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。

电力电容器外壳耐受爆破能量试验系统设计

电容器外壳耐爆性能是电力电容器的重要安全性指标之一,相关的行业标准仅给出了该项测试的具体要求,并未对测试方法进行明确的要求。通过分析现行标准对电力电容器外壳耐受爆破能量试验的具体要求,基于RLC回路电流法,对试验回路参数设计进行理论计算。基于理论计算数据,设计出电力电容器外壳耐受爆破能量试验系统所需储能电容、电阻、电感等元件参数,并根据放电电流特点选取了电流测量元件参数,最终搭建出完整测试系统。同时选取了3种规格电容器进行了验证测试,测试结果表明,基准放电波形的相邻峰值比均大于0.8,放电电流波形的频率均大于4kHz,符合DL/T1774中关于电容器外壳耐受爆破能量试验中对放电电流波形的要求,进一步验证了该方法设计的电容器外壳耐受爆破能量试验装置符合实际应用需求。

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。

基于电网谐波阻抗估计的并联电容器组优化配置方案

采用先投入高串抗率电容器、后投入低串抗率电容器这种单一配置方案,导致变电站出现高串率电容器频繁投切、寿命降低和无功容量浪费问题。为了解决这些问题,提出一种基于阻抗估计和多电能质量约束的变电站电容器组优化配置方法。首先,获取电容器投切后公共连接点母线电压电流数据;其次采用小波最大最小阈值去噪,通过Prony算法得到暂态电压、电流数据来估计系统谐波阻抗,最后结合AVC下达的调度指令和目标函数在满足电网电能质量约束条件下对电容器组进行优化配置。结果表明,在满足电能质量约束和AVC调度指令下,优化配置后高低串抗率配置频次均有所改善,高串抗率电容器组投入频次下降32%,低串抗率电容器组投入频次由26%提高至58%。由系统谐波数据、谐波源和电容器等元件组成的谐波阻抗模型,以及基于谐波谐振机理设计的电容器组配置方案,能够提高数据分析的准确性,减小电容器损坏以及解决无功容量损失问题,提高供电质量,可为变电站电容器组的配置提供借鉴。

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。

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。

可动屏蔽型计算电容复现电容单位的方法研究

中国计量科学研究院建立了标准不确定度为2＆#215;10-8的可动屏蔽型计算电容装置。该装置复现电容单位量值只与屏蔽电极所移动的轴向长度有关。采用激光干涉仪测量这个长度时，一般无法提供干涉条纹数。经典方法采用替换方法，逐步从已知的小整数扩大到大整数。过程复杂，所需条件多。提出了一种新的复现电容单位的方法。对应复现电容量值的干涉条纹整数由一个准确度等级相对较低的仪器直接确定。其干涉条纹小数则通过电容电桥的两次平衡确定。所需结构及过程简单，操作方便。给出了该方法的详细内容及其优点，报告了检查装置线性的实验及其结果。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

电力行业标准异频法公式勘误与电容电流测试新方法

指出并验证了电力行业标准中"三异频等幅电流阻抗法"计算电容和电容电流公式的错误,推导得出了正确的计算公式。此外,针对从电压互感器开口三角注入异频电流测量电容电流方法存在效率低、安全性及准确性不高等缺点,提出了一种从电容器组中性点注入异频电流测量电容电流的方法,通过数学理论推导、模拟试验和现场测试对该方法的准确性进行验证,同时由模拟试验结果分析了各种因素对新方法测试误差的影响。

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。