[发明专利]一种标定电压的产生装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电压领域，更具体地说，涉及一种标定电压的产生装置和 方法。

背景技术

在高电压研究和应用领域，经常涉及特快速暂态高电压问题，电压幅值 可能达到数百万V，电压上升时间在数ns范围，频率可达数十MHz。准确测量 特快速暂态高电压，具有重要的实际意义。

例如，在电力系统的变电站，大量使用金属封闭气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)，它的运行中涉及特快速暂态高电压问题。下面借 助图1加以说明：GIS母线的三段中心导体11a、11b和11c，由绝缘子13支撑在 金属外壳12内，隔离开关的动触头14a和14b相对于中心导体11a和11c可以伸出 或缩回，完成与中心导体之间的关合或分断操作。当中心导体11a与工频电源 连接，动触头14b处于断开状态，动触头14a处于操作过程中时，可能出现这 种现象，中心导体11a与中心导体11b之间的断口出现高电压，导致所述断口间 隙击穿，断口间出现电弧，母线上产生特快速暂态高电压，其电压幅值可能 远远超过设备的额定电压，因此称其为特快速暂态过电压(VFTO)。VFTO对 变电站设备的绝缘构成严重威胁，在研究和解决VFTO问题时，需要对VFTO 的波形进行准确测量。

常用的对VFTO测量的方法是使用电阻分压器或电容分压器等，以下介绍 GIS中VFTO的电容分压器测量方法。参见图1所示，当测量母线上测量点15 位置的VFTO时，由电容分压器16与测量设备17构成的测量系统。所述的电容 分压器16的结构如图2所示，在对应测量点位置的GIS母线的外壳12上制作一 个操作孔21，将一个感应电极22固定在操作孔21中，感应电极22和GIS外壳12 绝缘，感应电极22和高电压母线之间的杂散电容构成电容分压器16的高压臂， 感应电极和GIS母线的外壳12之间的杂散电容构成电容分压器16的低压臂，低 压臂电压由电缆24输入到测量设备17。

电容分压器16将特快速暂态高电压转换为一个波形不变、但电压幅值满 足示波器等测量设备17要求的低电压信号。为了保证特快速暂态高电压测量 的准确性，要求对所述测量系统的频率响应特性和分压比进行准确的标定。 描述测量系统频率响应特性的一个典型参数是“方波响应上升时间”，即系统 在方波激励下，系统响应由低电平转换到高电平的时间，所表明的是测量系 统对快速变化电压的响应速度和测量能力；分压比是实际特快速暂态高电压 与转换后的低电压的比值；所谓标定就是赋予被标定的测量系统一定的参数 值，在此就是赋予电容分压器测量系统的方波响应上升时间和分压比的值。

此由电容分压器16和测量设备17构成的测量系统，其频率响应特性和分 压比通过试验进行标定，其过程是：在母线测量点位置施加一个已知波形的 特快速暂态高电压，将已知的波形和被标定测量系统测得的波形进行比较， 确定被标定电容分压器测量系统的频率响应特性和分压比。所述的已知波形 特快速暂态高电压为标定电压。为了实现准确的标定，不仅要求标定电压具 有足够高的波头上升陡度，即足够短的方波激励的电压上升时间，还要求具 有足够高的电压幅值，使得电容分压器的输出具有足够高的信号幅值和信噪 比。

现有技术提供一种标定方法：一个高电压陡脉冲发生器，输出已知波形 和幅值的标定电压，电压上升时间在ns时间量级；高电压陡脉冲发生器通过过 渡连接器与GIS母线管道相连，输出脉冲作用在GIS的母线上；为了避免脉冲 电压在母线两端的反射，保持母线测量点的电压波形和标定源的电压波形相 同，过渡连接器需要做到良好的波阻抗过渡，母线的末端需要做到良好的阻 抗匹配。

上述现有技术提供的标定方法中，需要使用高电压陡脉冲发生器，并使 用已有的满足测量精度的测量系统预先测量高电压陡脉冲发生器的输出波 形，还需要复杂的波阻抗匹配，结构复杂，测量过程繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种标定电压的产生装置和方法，以实现利用结 构及测量方法简单的装置，完成对测量系统的标定，技术方案如下：

本发明提供一种标定电压的产生装置包括：高压直流电源、放电间隙、 高压导体和接地外导体；

所述高压导体和接地导体之间高压绝缘；

所述的高压直流电源连接在高压导体和接地导体的端部之间，用于为高 压导体进行高电压直流充电；