（1.沈阳理工大学自动化与电气工程学院，辽宁沈阳110159；2.成都美创医疗科技股份有限公司，四川成都610051）
摘要：将电容自身等效串联电阻纳入分压器阻容参数，按集中参数计算方式计算论证了阻容分压器分压原理，通过仿真对比电容分压器与阻容分压器输出频率特性，得出了相同条件下阻容分压器的频率特性优于电容分压器的结论。
关键词：阻容分压器；频率特性；串联电阻
0引言
近年来，随着高电压与脉冲功率技术在受控核聚变、自由粒子激光等高科技领域［1］及一些如医疗等民用工业的运用，精确测量脉冲高电压对改善设备性能、提高工作效率尤为重要。对高压脉冲的测量一般采用分压器进行。
常用分压器主要有电阻分压器、电容分压器、阻容分压器［2］。电阻分压器一般用于低频高压脉冲测量；电容分压器利用电容对交流信号的容抗进行分压，一般用于高频测量电路。但在高频脉冲作用下，分压器因为自身寄生参数而存在高频振荡，限制了其测量太高电压幅值的雷电冲击电压［3］。阻容分压器采用电容、电阻串联形式进行分压，阻尼部分高频振荡，其综合了电阻分压器与电容分压器的优点。但是阻容分压器也存在自身的缺点：RC串联结构较为复杂，调试较困难。
本文利用串联谐振原理计算电容自身串联电阻并将其作为阻容电阻的一部分，通过Spice仿真分析，论证了相同元件条件下串联阻容分压器频率特性优于电容分压器。
1理论分析
1.1分压原理
串联阻容分压器的原理如图1所示，R1为高压臂电阻，C1为高压臂电容，R2为低压臂电阻，C2为低压臂电容，Z0为传输电缆波阻抗，R为匹配电阻。
当串联阻容分压器高低压臂电阻、电容满足式（3）时，分压比与频率基本无关［4］。因而串联阻容分压器低频与高频性能良好，可以具有较宽的频率范围，不易产生高频振荡。
1.2电容串联电阻测定
电容等效模型为RLC电路，其中Rs为串联电阻，Ls为串联电感。利用串联谐振原理，当输入信号频率f达到电路谐振频率时，LsC相当于短路，回路呈现纯阻性，得到电容串联电阻Rs。将Rs作为阻容分压器电阻一部分。
2仿真测定
2.1阻容分压器频率特性仿真
高压臂电容采用10pF/30kV瓷片电容，低压臂电容采用10个3.3nF云母电容并联的方式。利用串联谐振原理测得低压臂电容串联电阻值Rs为0.13Ω（分布参数）。根据式（3），把Rs与阻容电阻本身合并为集中参数，设定仿真参数。利用LTspice交流分析功能分析分压器频率特性，结果如图2所示。
按照3dB衰减原则，由图2可见，频率范围在5Hz～3.6MHz，中间频率基本维持在-70.3dB。当低于5Hz或超过3.6MHz时，幅值变化超过3dB，分压器不能正常工作。
2.2电容分压器频率特性仿真
保持阻容分压器电容大小及电容寄生参数设定值不变，仿真结果如图3所示。
对比图2和图3可见，在中间频率段，两者幅值几乎相同，为-70.3dB；高频段电容分压器幅值在-73.3dB处的频率为974.6kHz，远小于阻容分压器，即采用阻容分压式结构可以获得比电容分压器更好的高频特性。
3结语
把分压器串联电阻融入阻容分压器的阻尼电阻，计算与仿真表明阻容分压器的频率特性高于相同元件参数条件下的电容分压器。但元件还存在串联电感，分压输出存在高频振荡，需要进一步优化。
［
参考文献］
［1］刘金亮.一种脉冲高压用电阻分压器［J］.高电压技术，1996，22（4）：65-67.
［2］张龙，魏光辉，刘存礼.10kV脉冲标准分压器的设计与研究［J］.宇航计测技术，2008，28（2）：54-56.
［3］吕玮，吴广宁，周利军，等.阻容型高压冲击分压器参数设定及仿真［J］.仪表技术，2010（5）：54-56.
［4］薛晔.阻容分压器的误差分析一例［J］.高压电器，1998（1）：58-62.
关键词：真空断路器；并联电容器；过电压；分析
由于国民经济与科学技术的快速发展，变电站中的真空断路器在变电站中具有至关重要的作用。在真空断路器中投入并联电容器，不但能够保证真空断路系统中的设备能够正常运行，还能够有效减轻工作人员的工作效率，提高其工作效率。基于此，本文主要研究真空断路器投入并联电容器过电压，从而保C真空断路器能够更好的发展。
1并联电容器在真空断路器中的重要作用
在真空断路器中在真空断路器中投入并联断路器，能够减少管线中的电阻，控制真空断路系统中的电流与电压，满足真空断路器中的自动跟踪与补偿要求，减小电路中的电阻，保证真空断路系统中的各项工作能够顺利进行，从而提高了企业的经济效益。除此之外，在真空断路器中投入并联电容器，能够有效保证电路系统的正常运行，确保真空断路系统输出电压的准确性。
2真空断路中投入并联电容器过程中遇到的问题
在真空断路中，投入并联电容器过程中会遇到很多问题，其中，最主要问题就是工作人员对其工作没有足够的重视。由于并联电容器施工人员的知识水平有限，他们在实际施工中，对其工作没有足够的重视，在一定程度上降低了真空断路系统的运行效率。要想有效改善这种状况，需要变电站中的管理人员定期对并联电容器施工人员进行培训，在培训的过程中，可以向他们提问，采用提问的方式，能够知道施工人员在实际工作中经常遇到的问题，然后采取有效措施解决，从而保证并联电容器安装工作能够顺利进行。
3真空断路器中投入并联电容器的合闸弹跳过电压分析
3.1合闸时电流没有超过零点
在真空断路器合闸过程中，如果合闸时电流没有超过零点，即使触头已经弹开，断路中的电流依然会继续运行，电容器系统仍然保持畅通状态。电力企业中的工作人员在实际工作中，160真空断路器应该在整个系统运行开始后的0.1215s时合闸，电路中的母线电流与整个系统运行电流成正比。当母线电流与系统线路电流都能够正常运行时，合闸电压可能会产生小波动，并且波动幅度比较小，母线与线路串联电压幅值应该是10.325KV，用标值表示为1.25。当然，在合闸时，如果电流没有超过零点，还会产生合闸电流，最高的合闸电流幅值应该是10256A，是额定电压的2.23倍。
要想有效保证真空断路能够正常运行，如果合闸时电流没有超过零点，工作人员可以在断路中安装并联电容器，将线路中产生的电阻有效屏蔽，提高整个电路的运行效率。在真空断路中安装并联电容器，能够有效抑制电阻的产生，保证电力企业中的线路能够正常运行。同时，也可以在真空断路中安装避雷器，由于避雷器的体积比较小、使用方便、成本低等特点，目前，已经被工作人员广泛应用到真空断路中。但是，在实际工作中，相关工作人员在真空断路中采用并联电容器时，应该根据企业的运营情况，合理选择并联电容器，保证电力企业能够正常运营。
3.2合闸时电流超过零点
在真空断路器中，如果合闸时电流超过零点，断路器会在电流即将超过零点时熄弧，会经常出现节流现象。导致该现象的主要原因是断路器中的电压与电流降到一定数值时，断路器中的弧柱会迅速扩散，阳机表面的温度会迅速下降，使得真空断路器中的金属质点瞬间蒸发，不能保证真空断路系统正常运行。当真空断路中的电弧忽然熄灭时，电弧电压会停留在电压零点之前，此时的电压称为截流电压。当真空电路中出现截流电压现象时，电路中的电压容易超过规定数值，影响整个电力系统的正常运行。
因此，在实际工作中，在真空断路器中投入并联电容器，能够有效控制电路中的电压，为真空断路器提供系统电压。在合闸时，如果电流过大，会影响断路器中的电容器正常工作，降低充电器中的电压。为了保证电流在合闸时能够准确超过零点，应该保证电路中的电压超过零点，在计算160真空断路器在整个系统运行开始后0.2514S时合闸，保持线路母线在零点之前，合闸后系统中的电容器分支电流也即将过零点。
3.3试验测量研究
为了保证真空断路器能够正常运行，保证计算结果的准确性，真空断路系统中的工作人员应该及时检验测试结果，从而提高真空断路器的准确性。在真空断路中，采用并联电容器，能够提高真空断路的运行效率，合闸过程中，指针有重燃的可能，工作人员在实际工作中，应该尽量避免重燃的可能，减少对设备的破坏，在串联电路中安装并联电容器与避雷器能够有效抑制重燃，保证真空断路器能够正常工作。
例如，当真空断路器中开关关闭10次之后，避雷器没有任何反应，波形开关中的电子显示屏会显示出指针在零点之后，出现这种现象代表真空断路中能够的电流和电压已经超过规定数值。此时，工作人员应该及时调整真空断路中的熔断电流，将并联电容器安装在真空断路器中，减少电路中电流的损失，保证真空断路能够正常运行。
产生这种现象的主要原因是真空断路中的电容与电压不能有效融合，一旦断路中的电容出现突变，应该将系统中的电流快速降下，让真空断路产生震荡，当真空断路中的动静触头互相接触时，应该将动静触头分开，保证真空断路能够稳定运行。在切断电容器时，真空断路器中的压力可能过大。要想有效改善这种状况，相关工作人员应该及时调整真空断路器中的开关，并控制好系统温度。工作人员可以在真空断路中安装温度警报器，当电路中的温度过高时，温度报警器会发出警报，提醒工作人员调整系统温度。工作人员在实际工作中，可以根据企业的实际运行情况，合理控制真空断路温度，从而保证电力系统正常运行，提高工作人员的工作效率。
4结束语：
综上所述，在真空断路器中投入并联电容器具有至关重要的作用。但是，在实际工作中，仍然存在很多问题，这就需要相关工作人员在原有基础上，不断改进与创新，提高自身的职业综合素质，从而保证国民经济稳定快速发展。
参考文献：
[1]王金辉，郎福成.40.5kV真空断路器开合并联电容器组产生过电压的仿真分析[J].电工材料，2015，（04）：15-20.
[2]杨庆，欧阳沙，司马文霞等.真空断路器快速合-分闸操作10kV并联电容器的过电压机理[J].高电压技术，2016，（10）：3135-3140.
关键词:串-并联谐振法;串联谐振;调频电源;交联电缆;交流耐压试验
1概述
随着我国的电力事业的迅速发展,尤其是在城网改造中,用交联聚乙烯电缆(以下简称:“交联电缆”)代替架空线路已成为一种趋势,高电压的电力交联电缆使用的数量越来越多。为了检验和保证交联电缆的安装质量,在送电投运前,对交联电缆进行现场交流耐压试验十分必要。过去由于受试验设备的限制,在现场对交联电缆进行交流耐压试验比较困难,一般采用直流耐压试验来代替。存在两个缺点:
1)直流电压对交联聚乙烯绝缘,有积累效应,即“记忆性”。一旦电缆有了由于直流试验而引起的“记忆性”,它就需要很长时间来释放尽残留在电缆中直流电荷。而当该电缆投入运行时,直流电
荷便会叠加在交流电压峰值上,产生“和电压”,远超过电缆的额定电压,使绝缘加速老化,缩短使用寿命。
2)直流电压分布与实际运行的交流电压不同,直流电场分布受电阻率影响,而交流下电场分布与电阻率和介电系数都有关。因此直流耐压试验并不能象交流耐压一样可以准确地反映电缆的机械损伤等明显缺陷,直流试验合格的电缆,投入运行后,在正常工作电压作用下,也会发生绝缘故障。由此可见,对于交联电缆采用传统的直流耐压试验是不可取的,应予淘汰。近年来,国内外许多专家都建议现场对交联电缆进行交流耐压试验来代替直流电压试验。由于电力电缆对地电容量很大,在现场采用50hz工频进行交流耐压试验条件难以具备,但采用调频电源进行交流耐压试验,条件是基本具备的。根据gb11017-89[1]及iec840,现场绝缘耐压试验中使用的交流电压频率,可采用30—300hz。
2交流耐压的几种试验方法
2·1串联谐振
如果被试品的试验电压较高,而电容量较小,一般可采用串联谐振方法,见图1所示。
当试验回路中ω0l=1ω0c(c包括cx、c1、c2)时,试验回路产生串联谐振,此时能在试品上产生较高的试验电压(试验电压高低与回路品质因数有关),如果电容c较大,试验回路电流也较大,通过电抗器的电流也较大,这时试验设备一般难以满足现场试验需要;通常该试验接线仅适用于被试品电容量较小而试验电压较高,试验变压器能满足试验容量要求而不能满足试验电压要求的情况。
对于电力电缆来说,被试设备的电容量c是固定的,要使试验回路产生谐振就要改变试验回路的电感l或频率ω,即:ω0=1lc或l=1ω02c;
采用改变电感的方法来满足串联谐振需采用可调电抗器,但限于运输和在现场搬动,电抗器的体积和重量不能做得很大,因此可调电抗器的调节范围是有限的。所以在现场试验时采用调感的方法往往由于电抗器的范围有限而不能满足试验要求。
另一种方法是采用调频的方法,即当电抗器和电容固定时通过改变试验电源频率来使ω0l=1ω0c来达到所需的电压,但这时需要一套调频电源装置。
2·2并联谐振
如果被试品的试验电压较低而试品容量较大时,一般可采用并联谐振方法,见图2所示。
当试验回路中ω0l=1ω0c(c包括cx、c1、c2)时,试验回路产生并联谐振,此时试品电压等于电抗器电压也等于升压变压器高压侧电压。由于电抗器的补偿作用,变压器理论上仅提供回路阻性电流,可以大大降低对试验变压器的容量要求。因此该试验回路适用于试品电容量大,而电压较低的情况。低电压的电抗器一般容易制作,试验时可采用几个低电压电抗器并联的方法或利用可调电抗器改变电感的方法来满足并联谐振要求。如果有一套调频电源装置的话,也可采用改变试验电源频率的方法,使回路满足试验要求。
2·3串-并联法
当试验电压较高、被试品电容量较大时,采用上述两种方法都难以满足试验要求,主要是试验设备难以满足要求:一是合适的高电压大容量的电抗器一般单位都不具备;二是不同长度的电缆电容量不相同,需要的电抗器也不一样,即使是可调电抗器也往往由于可调范围有限而难以满足试验要求。因此仅靠配备合适的电抗器来满足试验要求就比较困难,所以国内外进行长电缆交流耐压试验一般均采用串、并联调频谐振方式。
如图3所示,在试验回路中串入电抗器产生串联谐振来提高被试品试验电压,在被试品两端并联电抗器使被试品电容电流大部份由电抗器来补偿,从而使通过串联电路中电抗器的电流大为减少,从而降低试验对电抗器、试验变压器的要求。采用调频电源装置来改变试验频率使ω0l=1ω0c,使试验回路产生谐振。这样试验设备就比较容易满足试验要求。
3柳东i、ii回电力电缆交流耐压试验
云南电力试验研究所对昆明供电局柳东i、ii回110kv交联电力电缆进行交流耐压试验,采用的是调频方法及串-并联谐振接线方式(见图3所示);其两条电缆长度均为2·1km,每km的电容量为0·12μf,每一相电缆总电容量大约为0·27uf,采用的补偿电抗器为4个并联,每个电抗器的电感量为200h左右,串联电抗器电感也为200h左右,在电抗器1串4并的串并联谐振接线情况下,通过变频电源尽量使试验频率接近于50hz,计算的试验频率大约为48·45hz,计算被试品电力电缆的电容电流大约为9·04a,4个电抗器补偿电感电流为7·23a,每个补偿电抗器通过的电流不到2a,而串联回路中的电抗器电流仅为1·81a,这样每个电抗器只需要耐压150kv电流大于2a;升压变压器的变比为k=18000v/400v=45,输出电压为18kv,电流也只需要2a就能满足试验要求,试验数据见下表。
注:在电缆芯导体和金属屏蔽层间施加试验电压110kv,持续5min,试验结果全部通过。
4调频电源装置的主要技术参数:
4·1调频电源柜
额定输入电压:三相380v交流
单相输出电压:0~365v,标准正弦波
额定输出电流:0~800a
频率调节范围:30~300hz
重量:800kg
4·2中间升压变压器
额定容量:80kva
高低压变比:18000v/400v
4·3谐振电抗器(单节的额定参数)
额定电感量:200h
额定电流:4a
额定电压250kv
50hz时的品质因素q:50
重量:1000kg
5结束语
1)从试验中可以看出,“串-并联谐振法”实质上仍然是串联谐振。这次试验主要还是利用l-c谐振原理·与传统的串联谐振不同之处在于,电抗器l不是简单地与被试品电力电缆电容cx构成串联谐振,而是与电抗器l1-l4和被试电缆电容cx的并联回路产生串联谐振,谐振电压为uc。并联电抗器l1-l4主要起补偿作用。
2)由于有了l1-l4的补偿作用,使得流过励磁变压器高压侧及串联电抗器l上的电流i减小,电抗器l的体积和重量将大大减轻以及励磁变压器容量也将大大减少,相对提高了调频谐振装置的带负载能力。使得原本很难进行的试验项目,相对变得容易。
参考文献