一種測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片電容值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種電容值測(cè)量方法，具體涉及一種在高電壓高頻率條件下測(cè)量避雷 器用氧化鋅電阻片電容值的方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 電阻片是電力系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)主要設(shè)備金屬氧化物避雷器（以下簡(jiǎn)稱避雷器） 的核心部件。避雷器對(duì)由于雷電侵入、系統(tǒng)操作及其它擾動(dòng)在電力系統(tǒng)中引起的電磁暫態(tài) 過(guò)程中出現(xiàn)的威脅設(shè)備絕緣的過(guò)電壓有著良好的限制效果，可以有效地保護(hù)電力設(shè)備的安 全、維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、保證生產(chǎn)生活中電力的正常供應(yīng)。合理、高效的避雷器配置 在妥善保護(hù)電力設(shè)備的同時(shí)，還可以降低成本、將電力輸送的效率最大化。而避雷器的運(yùn)行 特性、參數(shù)配置和仿真計(jì)算中，避雷器的等效電容值是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，此數(shù)值與其內(nèi)部電阻 片的電容值有著密切的關(guān)系。由于電阻片是由多種化學(xué)成份、不同物理狀態(tài)下經(jīng)混合、造 粒、成型、燒結(jié)等復(fù)雜工藝制成，其電氣特性與電壓、頻率、溫度等多因素有關(guān)，呈現(xiàn)一種介 質(zhì)、半導(dǎo)體、導(dǎo)體寬范圍極端變化的非線性阻抗特性。因此，在不同暫態(tài)電磁波作用下，電阻 片的阻抗特性不同，尤其是在MHz級(jí)高頻波沖擊下，準(zhǔn)確獲取電阻片的電容值具有十分重 要的意義。
[0003] 目前電阻片電容值測(cè)試一般采用電橋法、諧振法等，但對(duì)MHz級(jí)高頻、高電壓下電 容值測(cè)量具有局限性。通常，電橋法測(cè)量電阻片電容值時(shí)，電橋測(cè)量回路中的雜散電容及電 感對(duì)測(cè)量結(jié)果有重要影響，其中雜散電容受外加電壓、頻率的影響。因此電橋法適用外加電 壓頻率為MHz級(jí)及以下電壓幅值較低的測(cè)量環(huán)境。諧振法測(cè)量回路相對(duì)簡(jiǎn)單，雜散電容及 電感較小，但其適用于高頻較低電壓環(huán)境下的電阻片電容測(cè)量。而電力系統(tǒng)所用避雷器中 的導(dǎo)通電壓一般為其額定電壓的1. 4倍以上，折算到單片電阻片導(dǎo)通電壓約為4kV~5kV 范圍內(nèi)，因此現(xiàn)有的以諧振法為原理的測(cè)量方法不能用于測(cè)量高壓、高頻率下的電容值。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種測(cè)量避雷器用氧化鋅電 阻片電容值的方法，通過(guò)應(yīng)用該方法可以方便準(zhǔn)確地測(cè)得電阻片在高電壓（數(shù)千伏）高頻 率（等效頻率數(shù)十兆赫）下的電容值。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片電容值的方法，包括以下步驟：
[0007] 1)搭建由高壓高頻波形發(fā)生器、示波器和測(cè)量探頭并聯(lián)組成的測(cè)量回路；
[0008] 2)利用測(cè)量回路在2-10kV電壓和MHz級(jí)頻率下測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片的電 流波形；
[0009] 3)提取步驟2)得到的避雷器用氧化鋅電阻片電流波形的第一峰值ImdP第二峰 值Im2以及兩個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t JP 12;
[0010] 4)和步驟2)相同條件下，測(cè)量與避雷器用氧化鋅電阻片外形尺寸完全相同的對(duì) 比鋁片的電流波形；
[0011] 5)提取步驟4)得到的對(duì)比鋁片電流波形的第一峰值Γπ1和第二峰值Γ m2以及兩 個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻h'和t' 2;
[0012] 6)根據(jù)公式（1)求取避雷器用氧化鋅電阻片的二階電路阻尼系數(shù)δ i，根據(jù)公式 (2)求取對(duì)比鋁片的二階電路阻尼系數(shù)δ 2，具體公式如下：
[0013] (1)
[0014] (2)
[0015] 7)分別求取測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片和對(duì)比鋁片的測(cè)量回路的總電感LJPL2, 具體公式如下：
[0016] ⑴
[0017] ⑷
[0018] 式中：ω JP ω 2分別表示在測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片和對(duì)比鋁片時(shí)高壓高頻波 形發(fā)生器輸出的波形的等值角頻率；C為高壓高頻波形發(fā)生器的充電電容；
[0019] 8)計(jì)算測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片和對(duì)比鋁片時(shí)測(cè)量電路的總電感的差值A(chǔ)L :
[0020] AL = L2-L1 (5)
[0021] 9)根據(jù)步驟8)得到的總電感的差值A(chǔ)L計(jì)算得到避雷器用氧化鋅電阻片的電容 值A(chǔ)C，具體公式如下：
[0022]
(6)
[0023] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)中，測(cè)量回路中測(cè)量探頭并接于高壓高頻波形 發(fā)生器的高壓輸出端與接地端之間，并通過(guò)全屏蔽同軸射頻電纜連接到示波器輸入端口。
[0024] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟6)中，高壓高頻波形發(fā)生器輸出的波形的等值角 頻率ω JP ω 2的計(jì)算公式如下：
[0025] (7)
[0026] (8)。
[0027] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0028] 本發(fā)明提供的在高電壓高頻率下測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片電容值的方法，突破 了現(xiàn)有測(cè)量裝置不能同時(shí)測(cè)量高頻率和高電壓下電阻片電容值的局限，測(cè)得了特快波頭電 壓脈沖下電阻片的電容值，對(duì)在操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓及特快波頭暫態(tài)過(guò)電壓下電力系 統(tǒng)避雷器電阻片的配置工作有實(shí)踐意義，且操作簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確性高。
【附圖說(shuō)明】：
[0029] 圖1為本發(fā)明測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片電容值的方法的電路原理圖；
[0030] 圖2為避雷器用氧化鋅電阻片測(cè)量時(shí)測(cè)得的電壓、電流波形圖；
[0031] 圖3為對(duì)比鋁片測(cè)量時(shí)測(cè)得的電壓、電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0032] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明一種測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片電容值的方法，包括以下步 驟：
[0034] 1)搭建由高壓高頻波形發(fā)生器、示波器和測(cè)量探頭并聯(lián)組成的測(cè)量回路，且測(cè)量 回路中測(cè)量探頭并接于高壓高頻波形發(fā)生器的高壓輸出端與接地端之間，并通過(guò)全屏蔽同 軸射頻電纜連接到示波器輸入端口；
[0035] 2)利用測(cè)量回路在2-10kV電壓和MHz級(jí)頻率下測(cè)量避雷器用氧化鋅電阻片的電 流波形；
[0036] 3)提取步驟2)得到的避雷器用氧化鋅電阻片電流波形的第一峰值ImdP第二峰 值Im2以及兩個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t JP 12;
[0037] 4)和步驟2)相同條件下測(cè)量與避雷器用氧化鋅電阻片外形尺寸完全相同的對(duì)比 鋁片的電流波形；
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