一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，屬于電容測量領(lǐng)域。所述方法將一臺全絕緣雙級電壓互感器T2與一臺半絕緣雙級電壓互感器T1串聯(lián)形成串聯(lián)電壓互感器，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CL分別并聯(lián)到串聯(lián)電壓互感器的一次側(cè)和二次側(cè)，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CL的低壓輸出端分別連接到電流比較儀電橋的電流輸入端，組成高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量系統(tǒng)；然后利用電流比較儀電橋測量流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CL的電流比值，完成高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH的電壓系數(shù)的測量；所述全絕緣雙級電壓互感器T2和半絕緣雙級電壓互感器T1的一次繞組、二次繞組的額定電壓相同，且標(biāo)稱變比相同。
【專利說明】一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電容測量領(lǐng)域，具體涉及一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓標(biāo)準(zhǔn)電容分壓器通常在計量實驗室用作工頻電壓比例標(biāo)準(zhǔn)，它由壓縮氣體高 壓標(biāo)準(zhǔn)電容器和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器組成。電壓系數(shù)是高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器最主要的計量參數(shù)。根 據(jù)高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的產(chǎn)生機(jī)理分析，一些實驗室采用間接法測量電壓系數(shù)，如傾 斜法和機(jī)械沖擊法；也有實驗室采用偏壓法測量電壓系數(shù)，如雙頻法和直流偏壓法。但前者 需要假定被測電容器滿足一定的工藝條件，而后者在測量過程中測試電壓通常只能達(dá)到幾 十千伏，無法滿足高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器到額定電壓的電壓系數(shù)的測量要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種在工頻高電壓下高 壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法。通過巧妙的運用全絕緣雙級電壓互感器、半絕緣雙級 電壓互感器以及隔離電壓互感器建立電容器電壓系數(shù)的測量系統(tǒng)，并依靠電流比較儀電橋 的電流線性度和所設(shè)計的計算方法來絕對測量高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)，實現(xiàn)在工頻高電 壓下測定高壓標(biāo)準(zhǔn)電容分壓器的電壓系數(shù)。該方法可作為國家或省部級計量標(biāo)準(zhǔn)使用。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] 一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，所述方法將一臺全絕緣雙級電壓互感 器T2與一臺半絕緣雙級電壓互感器T i串聯(lián)形成串聯(lián)電壓互感器，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器C #口 低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Q分別并聯(lián)到串聯(lián)電壓互感器的一次側(cè)和二次側(cè)，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器C #口 低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Q的低壓輸出端分別連接到電流比較儀電橋的電流輸入端，組成高壓標(biāo)準(zhǔn) 電容器電壓系數(shù)的測量系統(tǒng)；然后利用電流比較儀電橋測量流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器心和低壓 標(biāo)準(zhǔn)電容器Q的電流比值，完成高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器C H的電壓系數(shù)的測量；
[0006] 所述全絕緣雙級電壓互感器T2和半絕緣雙級電壓互感器T i的一次繞組、二次繞組 的額定電壓相同，且標(biāo)稱變比相同。
[0007] 所述將一臺全絕緣雙級電壓互感器1~2與一臺半絕緣雙級電壓互感器T 1串聯(lián)形成 串聯(lián)電壓互感器是這樣實現(xiàn)的：
[0008] 將所述全絕緣雙級電壓互感器T2的一次繞組與半絕緣雙級電壓互感器T i的一次 繞組串聯(lián)；
[0009] 將串聯(lián)電壓互感器的一次繞組的高、中、低電位端分別連接到兩臺串聯(lián)的試驗電 源的高、中、低電位端；
[0010] 將所述全絕緣雙級電壓互感器T2的二次繞組經(jīng)高壓隔離互感器T 3與半絕緣雙 級電壓互感器T1的二次繞組串聯(lián)；串聯(lián)的二次電壓經(jīng)電壓跟隨器后，驅(qū)動低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器 CL；
[0011] 所述高壓隔離互感器1的變比為1 : 1。
[0012] 所述利用電流比較儀電橋測量流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Cl的電 流比值，完成高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器C h的電壓系數(shù)的測量包括：
[0013] ( -）使兩臺試驗電源分別輸出相同電壓U，從電流比較儀電橋得到流過高壓標(biāo)準(zhǔn) 電容器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器q的電流比值；
[0014](二）使兩臺試驗電源同時輸出電壓U，測量倍增電壓下的電流比值，通過計算，得 到高壓電容器在U與2U電壓下的電容值變化；
[0015] (三）依次倍增試驗電源的電壓得到電壓系數(shù)的倍增序列，最后進(jìn)行曲線擬合，得 到高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch的電壓系數(shù)。
[0016] 所述測量步驟（一）包括：
[0017] (1):令U12= 0,即全絕緣雙級電壓互感器T 2的一次繞組短路，半絕緣雙級電壓互 感器T1與高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH在相同電壓U n = U下進(jìn)行測量，設(shè)電橋的電流比率讀數(shù)為R i， 則

【權(quán)利要求】
1. 一種高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述方法將一臺全絕緣雙 級電壓互感器T2與一臺半絕緣雙級電壓互感器Ti串聯(lián)形成串聯(lián)電壓互感器，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電 容器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器(\分別并聯(lián)到串聯(lián)電壓互感器的一次側(cè)和二次側(cè)，將高壓標(biāo)準(zhǔn)電 容器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的低壓輸出端分別連接到電流比較儀電橋的電流輸入端，組成 高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量系統(tǒng)；然后利用電流比較儀電橋測量流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器 Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器q的電流比值，完成高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH的電壓系數(shù)的測量； 所述全絕緣雙級電壓互感器T2和半絕緣雙級電壓互感器Ti的一次繞組、二次繞組的額 定電壓相同，且標(biāo)稱變比相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述將 一臺全絕緣雙級電壓互感器T2與一臺半絕緣雙級電壓互感器T1串聯(lián)形成串聯(lián)電壓互感器 是這樣實現(xiàn)的： 將所述全絕緣雙級電壓互感器T2的一次繞組與半絕緣雙級電壓互感器Ti的一次繞組 串聯(lián)； 將串聯(lián)電壓互感器的一次繞組的高、中、低電位端分別連接到兩臺串聯(lián)的試驗電源的 高、中、低電位端； 將所述全絕緣雙級電壓互感器T2的二次繞組經(jīng)高壓隔離互感器T3與半絕緣雙級電壓 互感器T1的二次繞組串聯(lián)；串聯(lián)的二次電壓經(jīng)電壓跟隨器后，驅(qū)動低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器C^ 所述高壓隔離互感器1的變比為1 : 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述利 用電流比較儀電橋測量流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的電流比值，完成高壓 標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch的電壓系數(shù)的測量步驟包括： (一） 使兩臺試驗電源分別輸出相同電壓U，從電流比較儀電橋得到流過高壓標(biāo)準(zhǔn)電容 器Ch和低壓標(biāo)準(zhǔn)電容器q的電流比值； (二） 使兩臺試驗電源同時輸出電壓U，測量倍增電壓下的電流比值，通過計算，得到高 壓電容器在U與2U電壓下的電容值變化； (三） 依次倍增試驗電源的電壓得到電壓系數(shù)的倍增序列，最后進(jìn)行曲線擬合，得到高 壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch的電壓系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述測 量步驟（一）包括： (1) :令U12= 0,即全絕緣雙級電壓互感器T2的一次繞組短路，半絕緣雙級電壓互感器 T1與高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH在相同電壓UH=U下進(jìn)行測量，設(shè)電橋的電流比率讀數(shù)為Ri，則
(2) :令U11= 0,即半絕緣雙級電壓互感器T^勺一次繞組短路，全絕緣雙級電壓互感器 T2與高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH在相同電壓U12=U下進(jìn)行測量，設(shè)電橋的電流比率讀數(shù)為R2
其中，Kc為高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器CH與低壓電容q所構(gòu)成的電容分壓器在參考電壓下的比 率，即Kc= (VCH，α⑶為該比率的電壓系數(shù)；MU)和γ⑶分別為半絕緣雙級電壓互感 器T1和全絕緣雙級電壓互感器T2對應(yīng)的電壓系數(shù)；Kn為全絕緣雙級電壓互感器T2和半絕 緣雙級電壓互感器T1的標(biāo)稱變比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述測 量步驟（二）具體如下： 令U11^U12~U，半絕緣雙級電壓互感器Ti和全絕緣雙級電壓互感器T2串聯(lián)與高壓標(biāo) 準(zhǔn)電容器(^在2U下進(jìn)行測量，但半絕緣雙級電壓互感器Ti和全絕緣雙級電壓互感器T2的 一次電壓保持U不變，設(shè)電橋的電流比率讀數(shù)為R3,則：
設(shè)Ui=UUi2，根據(jù)公式（2)、（3)、⑷最后得到
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述測 量步驟（三）包括： 采用與測量步驟（二）相同的方法，依此類推，得到a(4U)與a(2U)的關(guān)系、a(8U) 與a(4U)的關(guān)系，直到a(2nU)與α(2η，）的關(guān)系，η=任意自然數(shù)，然后將得到的各個關(guān) 系累加求和得到a(2nU)與a(U)的關(guān)系，將這一系列a(2nU)都在坐標(biāo)系上標(biāo)出來，再進(jìn) 行擬合，得到高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ch的電壓系數(shù)曲線：
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：將所述 全絕緣互感器T2的二次繞組的低端與其一次繞組短接到試驗電源的中電位端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器電壓系數(shù)的測量方法，其特征在于：所述兩 臺串聯(lián)的試驗電源是采用帶中間電位引出端的升壓變壓器提供兩標(biāo)稱值相等的串聯(lián)電壓 形成的，兩者的輸出電壓近似相等。
【文檔編號】G01R15/18GK104459274SQ201410665589
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】邵海明, 梁波, 林飛鵬, 賈凱, 戴冬雪, 李志
申請人:中國計量科學(xué)研究院