常用高壓阻容分壓器頻率特性的研究

許靈潔，周永佳，周 琦

（浙江省電力試驗(yàn)研究院， 杭州 310014）

常用高壓阻容分壓器頻率特性的研究

許靈潔，周永佳，周 琦

（浙江省電力試驗(yàn)研究院， 杭州 310014）

由于高壓阻容分壓器頻率特性存在差異，可能會(huì)影響測量結(jié)果，因此實(shí)測了常用的高壓阻容分壓器在 40～300 Hz頻率范圍內(nèi)的頻率特性， 初步確定了幾種頻率特性良好的阻容分壓器。

高壓；阻容分壓器；頻率特性

高壓試驗(yàn)常用的阻容并聯(lián)式分壓器（簡稱阻容分壓器），具有測試頻率范圍大、頻率特性好、線性度高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。使用串聯(lián)諧振電源進(jìn)行電纜、封閉組合電器、發(fā)電機(jī)、電流和電壓互感器等電氣設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)和主變等局部放電測量時(shí)，阻容分壓器需工作在非工頻（50 Hz）狀態(tài)下， 頻率可能為 150 Hz， 250 Hz 或30～300 Hz 之間的任意值， 因此有必要對阻容分壓器頻率特性進(jìn)行測試，確定現(xiàn)有各種阻容分壓器是否滿足試驗(yàn)要求。

1 阻容分壓器基本工作原理和設(shè)計(jì)要求

圖1 為阻容分壓器原理圖， 輸出電壓 u2與輸入電壓 u1之比為：

圖1 阻容分壓器原理簡圖

阻容分壓器高低壓臂的電阻電容必須滿足R1C1-R2C2=0， 即：

式（4）為被測電壓波形無畸變傳輸?shù)臈l件，此時(shí)阻容分壓器高低壓臂的時(shí)間常數(shù)一致，使被測電壓中的各種頻率分量順利通過，并以同一個(gè)變比傳輸至下一級。

但當(dāng)分壓器的電阻分壓比不再等于電容分壓比時(shí)，被測信號的各頻率成分將以不同變比傳輸?shù)较乱患?，再疊加在一起，必然會(huì)造成被測信號的失真。

2 頻率特性試驗(yàn)

2.1 頻率特性的測試方法

圖2為頻率特性試驗(yàn)原理接線圖，標(biāo)準(zhǔn)電壓測量系統(tǒng)由精密電壓互感器和 34401A 型數(shù)字多用表組成。選取精密電壓互感器作為主標(biāo)準(zhǔn)器，基于頻率對電壓互感器的影響，具有以下特點(diǎn)：當(dāng)頻率改變時(shí)，互感器鐵芯的磁密也隨著改變，如果鐵芯不飽和且一次繞組的漏抗很小，則電壓互感器在負(fù)荷接近空載的情況下可有 25～1 000 Hz的寬頻率，而 34401A 型數(shù)字多用表的輸入阻抗較高，電壓互感器的二次負(fù)荷接近空載。

圖3 KVMD-50 型

圖4 KVMD-100 型

圖2 頻率特性試驗(yàn)原理接線圖

圖5 KVMD-200 型

為了消除雜散電容對測量結(jié)果的影響，接線時(shí)必須保證在被測分壓器本體高度為半徑的范圍內(nèi)，應(yīng)無其他臨近接地物，高壓引線與分壓器本體的夾角不小于 90°。

2.2 頻率特性試驗(yàn)結(jié)果分析

為了使試驗(yàn)的高壓阻容分壓器頻率特性測量結(jié)果具有代表性，本次試驗(yàn)抽取了使用較為廣泛的 KVMD 型、 ZGS-F 型、 GF-2 型、 HV-A 型和ASTVII型等 5 種不同規(guī)格、 型號的阻容分壓器。最高試驗(yàn)電壓 50 kV， 最低試驗(yàn)電壓 10 kV。為了減小由于被試阻容分壓器電壓示值分辨力對頻率特性測量結(jié)果引入的誤差，以 10 kV 時(shí)的測量結(jié)果進(jìn)行分析判斷。

圖3-10 為抽取的阻容分壓器在示值 10 kV 時(shí)的頻率特性曲線。分析圖3-10 的頻率特性曲線，可以得到以下結(jié)論：

圖6 ZGS-F100 型

圖7 ZGS-F200 型

（1）KVMD－50 型、 KVMD－100 型、 KVMD－200型、 ZGS－F100 型、 ZGS－F200 型高壓阻容分壓器頻率特性較好，在 40～50 Hz頻率范圍內(nèi)的誤差最大變化值可控制在±0．1%以內(nèi)， 在 50～290 Hz 頻率范圍內(nèi)的誤差最大變化值可控制在±0．5%以內(nèi)。

（2）HV－A100 型頻率特性所測結(jié)果次之， 在40～50 Hz 頻率范圍內(nèi)的誤差最大變化值可控制在±0．2%以內(nèi)， 在 50～290 Hz 頻率范圍內(nèi)的誤差最大變化值可控制在±1．0%以內(nèi)。

圖8 GF－2 型

圖9 ASTVII－300 型

圖10 HV－A100 型

（3）GF－2 型和 ASTVII－300 型頻率特性所測結(jié)果較差， 40～290 Hz 頻率范圍內(nèi)的誤差最大變化值超出±1．0%。

3 結(jié)語

高壓電容式分壓器與阻容式分壓器相比頻率特性固然較好，但使用時(shí)測量誤差易受對地雜散電容的影響。常用高壓阻容分壓器頻率特性的測試表明， 使用阻容分壓器也可滿足 30～300 Hz交流高電壓的測量要求， 比如 KVMD 型和 ZGS－F型。如果現(xiàn)場使用的電容分壓器測量系統(tǒng)損壞或誤差較大而無法使用時(shí)，可采用阻容分壓器替代。由于目前現(xiàn)場普遍使用的高壓阻容分壓器均在 50 Hz工頻電壓下校準(zhǔn)， 大部分設(shè)計(jì)時(shí)未考慮30～300 Hz的頻率特性， 因此在選用高壓阻容分壓器測量 30～300 Hz 交流高電壓時(shí)， 應(yīng)選頻率特性已知的產(chǎn)品。

[1]陳向群．電力互感器技術(shù)講座（1）—電壓互感器的工作原 理 及 誤 差[J]．大 眾 用 電 ，2003（11）∶37－38．

[2]李 立 生 ，郭 恒 ， 李 永 寧 ．用 分 壓 器 測 量 30～300 Hz 交 流 電壓時(shí)的問題[J]．高 電壓 技 術(shù) ，2003（11）∶61－62．

（本文編輯：楊 勇）

Research on Frequency Characteristics of Common High-voltage Resistance-capacitance Dividers

XU Ling-jie， ZHOU Yong-jia， ZHOU Qi
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute， Hangzhou 310014， China）

Since there are different frequency characteristics of high-voltage resistance-capacitance dividers which can affect measurement results， the frequency characteristics of common typical high-voltage resistance-capacitance dividers are measured within the range from 40 Hz to 300 Hz,and several resistance-capacitance dividerswith excellent frequency characteristics are confirmed.

high voltage； resistance-capacitance divider； frequency characteristics

TM835.1

： B

： 1007-1881（2011）07-0013-03

2011-03-01

許靈潔（1970－）， 男， 浙江桐廬人， 高級技師， 主要從事高壓互感器和高壓儀器儀表的計(jì)量檢測工作。