极快速冲击高电压试验技术

传感器应设计成对介质的完整性或对被试 的波阻抗不会产生不利的影响 既不应引起电晕和
明显的电场畸变也不会引起阶跃电压行波的明显反射
测量系统的传递特性
测量系统的传递特性可以在频域或者在时域内确定
如果用幅频响应评价传递特性 对用于内部陡波前过电压的测量系统 则测到的响应在
间的平直度应在
内
若在工频下测定刻度因数 则测量系统测得的响应在低至工频范围内的平直度应在
是属于第二类型的技术报告 是由 第 技术委员会 高电压试验技术 制定的
本技术报告的正文是基于下述文件
委员会草案
表决报告
表决赞成本技术报告的全部资料都可在上表所指出的表决报告中查找到
本文件按照
指令第一部分的
以出版物的技术报告
系列的第二类技术报告出版 作为高压试验技术领域内的 暂时应用的预
期标准 颁布 因为迫切需要对将此领域的许多标准应如何使用才能符合
第二类型 当项目尚处于技术发展中或由于其他原因 将来而不是现在有可能就国际标准达成
协议时
第三类型 技术委员会收集到的与正规出版的国际标准不同的资料 例如 科学发展动态
第一和第二类型的技术报告在出版后三年内须经审查 以决定是否能转变成国际标准 第三类型的
技术报告在所提供的资料被认为不再有效或有用之前不必审查
部分被反射 部分被折射 通常反射和折射部分都有所畸变 例如 由于突变处的集中电容造成的畸变
所有行波叠加起来就形成了陡波前过电压波形
总的波形往往很复杂 但通常由四个分量组成
阶跃电压
在 母线管道内 如电晕屏蔽罩 弯管等处 由于波阻抗的多处微弱变化形成的甚高频范围
分量 最高达
在 母线管道末端和电缆或架空线终端处 由于波阻抗的显著变化引起反射而形成的高频范
术报告中的有关要求进行了相关的研究工作 因此等同该 技术报告是可行的
在本标准中 本标准 一词对应
中的 本技术报告
本标准旨在对 中陡波前过电压测量技术给出指导 本标准中给出的对陡波前过电压的测量方
法是目前国际上普遍采用的 根据我国目前的实际情况 这些方法仅作为推荐使用 以便在实践中积累
经验 也可采用其他的方法 但测量系统应满足本标准有关条款的要求 有关本标准的意见应寄到全国
术报告相同
随着我国气体绝缘变电站
的发展 迫切需要对 中产生的陡波前过电压的测试技术及其
对相应测量系统的要求 校验方法等提供统一的依据 以便对测量结果进行合理的评价
技术报告推荐的 中产生的陡波前过电压的特性 测量方法 对测量系统的要求
测量系统的校验方法及不确定度的估算等均是对世界各国在该技术领域中工作的总结 我国已按该技
倍 图 为内部陡波前过电压示例
图 由隔离开关合闸引起的内部陡波前过电压波形示例 对测量系统的要求
概述 测量系统由转换装置 传感器 记录仪器及连接这两部分的传输系统构成 见图 互有影响 因此应把测量系统作为一个整体进行校核和校验
这三部分性能
图 在 母线中使用电场探头的测量系统示例
传感器的安置和制作
传感器应置于外壳的内部并尽可能地靠近需测处 根据 的结构 传感器的位置不可能总是与
方括号内的数字表示附录 中给出的参考文献目录的序号
国家质量技术监督局
批准
实施
额定电压 电电流的要求
及以上气体绝缘金属封闭开关设备
隔离开关开合母线充
定义
本标准采用下列定义
陡波前
过电压
由于 内隔离开关或断路器的切换操作 或由于 内部破坏性放电产生的电压 它们是由于
中操作或破坏性放电造成电压快速跌落 根据 的特性 通常小于
之内
如果需要 可用带宽重叠的不同装置进行多次校验来测定
如果用单位阶跃响应评价测量系统的传递特性 则响应参数应在下列限值之内
稳定时间
实验响应时间的绝对值
剩余响应时间的绝对值
其中
是部分响应时间
是阶跃响应首次穿过稳态响应值时的时间
单位阶跃响应在
间的平直度应在
以内
所有的时间参数和单位阶跃响应的平直度应计算到下列时间
理想的电容器
传递特性的测定可在一个类似于 中测量系统的模拟装置上进行 例如带有终端匹配的横向电
磁波
装置或同轴系统 见附录 测定可用下述任一方法
方法 测定测量系统的幅频响应
方法 测定测量系统的单位阶跃响应
并应考虑下述因素
在测定幅频响应或单位阶跃响应时 实际测量过程中用来调整被测信号的任何电子装置都应接
引起的阶跃电压行波的
反射和折射分量叠加形成的 见图
内部陡波前过电压
在 内高压导体 导管 和外壳之间出现的陡波前过电压
瞬态外壳电压
在 外 外壳和地之间出现的陡波前过电压 它们是由于阶跃电压行波在外壳的各个中断点
处 即与电缆或架空线的连接处 的折射引起的 见附录
外部陡波前过电压
在 外 的外接设备上或设备内出现的陡波前过电压 它们是由于阶跃电压行波在外壳的各
员会均可参与这项准备工作 与 协作的国际组织 政府和非政府组织也可参与这项准备
与国
际标准化组织
按照两个组织间的协议所确定的条件密切地进行合作
关于技术问题的正式决议或协议 是由代表所有对这些问题特别感兴趣的国家委员会组成
的技术委员会提出的 他们尽可能地表达出对所涉及问题的国际上一致的意见
这些决议或协议以标准 技术报告或导则的形式出版 以推荐的形式供国际上使用 并在此意义
型的电压进行刻度因数测定 只要能确认测定的刻度因数可在直到被测量的最高频率范围内适用 见
实际测定中允许用三种可能的方法
方法 只要满足
的有关条件 则刻度因数可用工频高压并与一精密分压器进行比对来测
定
方法 只要满足
的有关条件 冲击情况下的刻度因数可用一快速冲击分压器进行比对来测
定 此时 应注意由快速分压器测得的确实就是作用于传感器上的电压
前过电压用测量系统
范围
本 标准适用于测量气体绝缘金属封闭变电 站
中由于操作或破坏性放电产生的陡波前过电
压 尤其适用于测量下述三种陡波前过电压 的装置和整个测量系统
内部陡波前过电压
瞬态外壳电压
外部陡波前过电压
本标准中所考虑的时间参数被限定在
以内
估算测量不确定度的程序适用于
中所述的内部陡波前过电压的试验水平 不确定度的
一致的要求提供指导
此文件不视为 国际标准 建议将其供临时应用 以便可在实践中积
累其使用的知识和经验 有关此文件内容的意见应寄送到 中央办公
室
本第二类型的技术报告将在其出版后三年内进行复审 并决定 是再
延长三年 还是转变成国际标准 或者取消
附录 和 仅供参考
中华人民共和国国家标准
极快速冲击高电压试验技术 第 部分 气体绝缘变电站中陡波
内部陡波前过电压峰值测量总不确定度的估算
用幅频响应时不确定度的来源
当由幅频响应确定测量系统的传递特性时 内部陡波前过电压峰值测量的不确定度的来源如下
以交流电压测得的刻度因数的不确定度 引起陡波前过电压峰值的不确定度
由频率分析仪的不确定度 引起陡波前过电压峰值的不确定度
测得的测量系统频率响应在所需带宽范围内的 平直度 的不确定度 引起陡波前过电压峰值
尽管几何形状往往很简单 但考虑到实际测量中的所有影响因素 用电场分析来计算刻度因数不足
以达到足够的准确度 因而校验工作是必要的
注 传感器的尺寸限制频率的上限
测量系统的校验
概述
校验测量系统时 应根据被测瞬态信号涉及的频率范围测定刻度因数及其适用范围
测量系统传递特性的测定
与惯用的分压器系统相比 测量系统具有某些独特性 没有具体的高压引线 高压臂可认为是近于
围 分量 最高达
由于外部的大电容设备 如电容式电压互感器或输电线载波系统的耦合电容器引起谐振而产生
的低频范围 分量
因此 内部陡波前过电压的波形取决于 的内部结构和外部配置 此外 由于陡波前过电压的行
波特性 其波形随位置不同可有很大的变化 在某些情况下 的距离就会造成显著的变化 内部陡
波前过电压的幅值范围为系统电压的
个中断点处 即电缆或架空线终端 的折射引起的
图
内部和外部陡波前过电压的起源和分类
内部陡波前过电压测量的推荐方法
下述的推荐方法用于测量内部陡波前过电压峰值 内部陡波前过电压的特性 中的内部陡波前过电压是由于隔离开关和断路器操作及破坏性放电过程中必然产生两个陡变
的阶跃电压行波引起的 这些行波在 和与之相连接的设备中传播 在每个阻抗突变处 每一入射波
上为各国家委员会所接受
为了促进国际上的统一 各 国家委员会同意在他们的国家和区域性标准中清楚地 最大限
度地采用 国际标准
标准和相应的国家或区域性标准间的任何差异应在后者中清楚地指出
技术委员会的主要任务是制定国际标准 在特殊情况下 技术委员会可以建议出版下列类型技
术报告
第一类型 尽管反复努力 但作为国际标准的出版物仍不能得到所要求的支持时
估算是基于
规定的试验回路产生的预期内部陡波前过电压中的典型波形
本标准
定义使用的术语
叙述陡波前过电压的一般特性
给出三种陡波前过电压中每一种陡波前过电压的特性
给出对测量系统的要求
叙述一些可能的测量系统 更详细的情况可在技术文献 中查找到
叙述测量系统的校验程序
仅给出内部陡波前过电压测量中估算典型陡波前过电压峰值的不确定度的导则 可用类似的方
目
次
前言
前言
范围
引用标准
定义
陡波前
过电压
内部陡波前过电压
瞬态外壳电压
外部陡波前过电压
内部陡波前过电压测量的推荐方法
内部陡波前过电压的特性
对测量系统的要求
测量系统的可行方案
测量系统的校验
内部陡波前过电压峰值测量总不确定度的估算
瞬态外壳电压
测量的推荐方法
瞬态外壳电压的特性
对测量系统的要求
测量系统的可行方案
用于确定刻度因数的冲击波的峰值时间
如果用工频测定刻度因数 计算到 的时间 是工频的周期
注 应当校核由于高 低压臂中介质材料的不同频率特性而引起的响应的 蠕变
测量系统的可行方案
传感器可以是安装在母线管道外壳内适当位置的电场探头 探头作为分压器的低压臂 高压臂则由
探头的暴露表面和带电导体之间的电容构成 见图
方法 当工频校准不能满足但冲击校准能满足
的条件时 则可在专门的校验装置上 见附
录 分别进行工频和冲击校验以确定从工频刻度因数换算到冲击刻度因数的换算因数 在实际测量条
件下测量工频刻度因数并用上面的换算因数进行校正便得到了标定的冲击刻度因数 换算因数的不确
定度属于附加影响应包括在总不确定度的估算值中 见
入并按通常方式工作
传输系统 电缆或光纤 应与实际测量时所用的类型和长度一样
试验或测量布置的实际几何形状会影响试验的结果 因此 应在有关的几何形状与实际进行测
量时相同的情况下测定传递特性
刻度因数的测定
测定刻度因数时应将传感器装在需要进行测量的设备内
由于记录仪器的输入阻抗与低压臂相并联 所以传感器基本上是个高通滤波器 因此可用任一种类
法估算瞬态外壳电压或外部陡波前过电压峰值的不确定度
引用标准
下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文 本标准出版时 所示版本均 为有效 所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性
高电压试验技术 第一部分 一般试验要求 高电压试验技术 第二部分 测量系统
及以上气体绝缘金属封闭开关设备
试验研究所
本标准主要起草人 王建生 李彦明 戚庆成 钟连宏 种亮坤 王建强 王凯
前言
国际电工委员会 是由各国家电工技术委员会 国家委员会 组成的世界性的标准化组
织
的目的是促进电气和电子领域内涉及标准化的所有问题的国际合作 为达此目的 除这些活动
外 还发布国际标准 这些标准委托各技术委员会准备 对所涉及的问题感兴趣的任何 国家委
高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会秘书处
附录 附录 和附录 是提示的附录
本标准由国家机械工业局提出
本标准全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会归口
本标准负责起草单位 西安高压电器研究所 武汉高压研究所
本标准参加起草单位 西安交通大学 清华大学 华东电力试验研究院 西安高压开关厂 云南电力
测量系统的校验
外部陡波前过电压测量的推荐方法
外部陡波前过电压的特性
对测量系统的要求
测量系统的可行方案
测量系统的校验
附录 提示的附录 横向电磁波装置
附录 提示的附录 瞬态外壳电压
和外部陡波前过电压的产生
附录 提电工委员会
的技术报告
极快速冲击高电压试验技
术 第 部分 气体绝缘变电站中陡波前过电压用测量系统 制定的 在技术内容 编写格式上与上述技
需测处相一致 在这种情况下 测到的陡波前过电压可能明显地不同于需测处出现的陡波前过电压 如
果需测处和传感器实际位置之间的波阻抗有突变 则尤为明显 对于这种情况通过计算机分析的方法近
似计算指定位置处出现的陡波前过电压 这种分析法将产生附加误差 误差的大小可通过利用相同的分
析方法计算传感器处的电压并将算得的电压与测得的电压相比较来估算