电力互感器传递过电压的研究现状

电力互感器传递过电压的研究现状

                       王彦金，王巍

摘　要：　本文回顾了近 10 年来电力互感器的传递过电压研究的发展, 介绍了现行标准对电压互感器传递过电压测量的要求, 利用基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台，归纳了电压互感器传递过电压测量规范和模式。最后介绍了二种电力互感器传递过电压试验仪的现场试验。

关键词：　电压互感器；　传递过电压　；检测平台；Lab VIEW

2003年， IEC 60044-2-1997标准要求进行电力互感器传递过电压测量检测项目。

2004年， 桂林电力电容器厂进行电力互感器传递过电压试验；利用冲击电压发生器对电容式电压互感器进行传递过电压测量，称为高频传递过电压试验，这是最早的试验报告。

2005年，上海（MWB）互感器有限公司利用HAEFEL UNIT STEP GENERATOR  TYPE 40方波源对GIS电压互感器进行传递过电压测量, 提供最早和较完整的试验报告。

2006年，无锡日新公司利用一种二万伏方波源对GIS电压互感器进行传递过电压测量，其试验独特。

国家变压器质量检验中心利用HAEFEL UNIT STEP GENERATOR TYPE 40方波源对电压互感器进行传递过电压测量。

2007年， GB 1207 2006 GB1208 2006标准要求进行传递过电压测量检测项目。张重远等在《<高压电器》>杂志发表《 基于黑合子方法的GIS电压互感器高频电路模型的建立》，并对二次电压波从理论进行了分析 ^[3-7] 。

2008年， GBT 4703 2007标准要求进行传递过电压测量检测项目。郭天兴等在《电力电容器与无功补偿》杂志发表《电容式电压互感器传递过电压试验研究》。文章指出，由于冲击电压发生器内部存在的固有电感和电阻，要将波前上升時间调整0.5 us 难度很大，对于B型冲击波10ns波就更难实现了^[3]。

2009年， 电力工业设备质量检验中心进行电压互感器和电流互感器传递过电压试验，并发表文章《电容式电压互感器传递过电压试验研究》 ^[6] 。

      王秋荣、王彦金编制《GIS电压互感器用传递过电压数字测量系统》。

2010年， 基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台开始工作，进行电压互感器、电流互感器、电容式电压互感器和GIS电压互感器的传递过电压试验并出具千余份报告。

2013年， 基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台，对电力互感器的传递过电压试验进行完善规范并且在《仪器仪表学报》杂志发表 <传递过电压测量装置的测控软件>论文。^[1]

2014年， 基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台终止了试验工作，其平台落户于王彦金作坊；开始进行毫微秒冲击波(VFTO)的产生、测量、建模、仿真和应用的研究，借助中国工控网，发表论文和资料 ^[8-10] 。

十年的回顾可以看出：

1)互感器的传递过电压试验缺乏合格的A类冲击波和B类冲击波的发生器，以及二次电压的测量器具。

2)互感器传递过电压测量是绝缘特性，有别于雷电冲击试验(绝缘强度) ；其采用标准为<<极快速冲击高压试验技术>>^[2] 。

3)互感器的传递过电压标准中波形参数过冲和振荡要给出限值，它直接影响二次电压^[3-7]。

目前，互感器新标准GB 20840.1-2010已将VFTO定义为：A类冲击波和B类冲击波。A类冲击波，适用于空气绝缘变电站用的电压互感器；B类冲击波，适用于气体绝缘金属外壳全封闭用的电压互感器（GIS）。在实验室进行电压互感器的传递过电压测量，标准中VFTO波形的定义、分类和参数见表1。

表1电压互感器的传递过电压标准

冲击波类型	A	B
施加电压峰值(Up)
波形参数： —常规波前时间(T1)a —半峰值时间(T2) —波前时间(T1) —波尾时间(T2)	0.5×(1±20%)us ≥50us — —	— — 10×(1±20%)us ﹥100ns
传递过电压峰值限值(Us)b	1.6kV	1.6kV
a其波形参数代表了开关操作引起的电压振荡 b经过制造方与用户协商，可选取其他的传递过电压限制

标准的B类冲击波如图1所示：

图1 B类波形

Fig.1 Standard wave of type B

图2 A类波形

Fig.2 Standard wave of type A

根据标准《GB 20840.1-2010 互感器通用技术要求》对于GIS用互感器传递过电压的试验要求，应通过50Ω同轴电缆适配器将低电压冲击波U₁施加在一次端子与地之间，GIS外壳应按运行方式接地。试验电路如图3所示。

图3 GIS用互感器传递过电压试验线路

Fig.3 The over voltage test circuit of transformer used in GIS

图4空气绝缘变电站用互感器传递过电压试验线路

Fig.4 The over voltage test circuit of transformer used in GJBZ

传递过电压U₂应在开路的二次端子上测量，通过50Ω同轴电缆连接输入阻抗为50Ω且带宽不低于100MHz的示波器读取峰值。当被测互感器有多个二次绕组时，应一次对每一个二次绕组进行测量，在二次绕组具有中间抽头时，只需在绕组满匝数对应的出头上进行测量。

传递到二次绕组的过电压Us应按式（2）进行计算。

                 （2）                              

当峰值处有震荡时，须绘制平均曲线，以此曲线的最大幅值作为U₁的峰值计算传递过电压。传递过电压限值如表1所示。

     执行标准应注意二点：一是冲击波发生器产生的波形一定达标，且使用方便；二是二次电压测量，一定执行GB/T 18134-2000 标准，采用极快速瞬态过电压测量系统^[2]。

   基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台构架如图5：

图5基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台构架

图5中未显示冲击电压发生器和分压器。

基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台的硬件：A类冲击波发生器，B类冲击波发生器，冲击波发生器的控制器，冲击电压发生器，电阻分压器，示波器和髙速数子化仪。

基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台的软件：数字冲击测量系统3000，数字传递过电压测量系统和基于5122的数字传递过电压测量系统，基于6501的数字控制程序。

基于Lab VIEW的互感器传递过电压检测平台研究成果：

2.1 利用冲击电压发生器进行电压互感器、电流互感器传递过电压试验的规范

图6 调试现场照片和结果

2.2 利用冲击电压发生器进行电容式电压互感器传递过电压试验的规范现场调试和结果

图7 调试现场照片和结果

2.3 利用A类冲击波的发生器，进行电容电压互感器传递过电压试验的现场调试和结果

图8 调试现场照片和结果

2.4 利用B类冲击波的发生器，进行GIS电压互感器传递过电压试验现场调试和结果

图8 调试现场照片和结果

2.5 GIS电压互感器的传递过电压试验远程检测

图9、GIS电压互感器的传递过电压试验远程检测

移动式GIS互感器传递过电压试验装置

图10 GIS电压互感器传递过电压十次测量

图10 调试现场照片和结果

电容式电压互感器传递过电压试验装置

图11 CVT电压互感器传递过电压十次测量

图11 调试现场照片和结果

1) 制作符合标准的A(B) 类的冲击波发生器是进行传递过电压测量的技术关键。

2) 符合GB/T 18134-2000<极快速冲击高电压试验技术>标准的测量才是正确的测量。

3) 互感器传递过电压检测平台归纳的测量规范是现实、可行和符合标准要求。

4) 二种试验仪的现场使用方便並达到标准要求，试验仪的制作标准化、量值计量和量值朔源等还要进一步研究。

参 考 文 献

[1]   王彦金，熊俊軍，等.传递过电压测量装置的测控软件[J].仪器仪表学报2013 12.

[2] 极快速冲击高电压试验技术 第一部分 ： 气体绝缘变电站中陡波前过电压测量系统[Z]. GB/T 18134-2000.

[3]岳功昌，刘卫东，等.特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定[J] . 高电压技术 第2008,29（1）23—30.

[4] 谷定燮，修木洪，戴敏等.1000VGIS变电所V统的标定[J] . 高电压技术第2008,29（1）23—30.

[5] 郭天兴，徐 杰，等.电容式电压互感器的传递过电压的试验研究[J] . 电力电容器与无补偿.2008,29（1）23—30.

[6] 郭克勤 ， 等.电容式电压互感器传递过电压试验研究[J]. 电力电容器与无功补偿.2009年第30卷第4期 25-28页,共4页.

[7] 张重远 等.基于黑合子方法的GIS电压互感器高频电路模型的建立[J].高压电器. 2007,29（1）23—30.

[8] 王彦金.GIS电压互感器传递过电压试验研究 .中国工控网[论文].2014- 06- 09.

[9] 王彦金. 简易型GIS电压互感器传递过电压试验装置 .中国工控网[博文].2014- 06-.

 [10] 王彦金. 简易型CVT电压互感器传递过电压试验装置 .中国工控网 [博文].2014- 06-.

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