常用高壓阻容分壓器頻率特性的研究

許靈潔，周永佳，周 琦

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

常用高壓阻容分壓器頻率特性的研究

許靈潔，周永佳，周 琦

（浙江省電力試驗研究院， 杭州 310014）

由于高壓阻容分壓器頻率特性存在差異，可能會影響測量結果，因此實測了常用的高壓阻容分壓器在 40～300 Hz頻率范圍內的頻率特性， 初步確定了幾種頻率特性良好的阻容分壓器。

高壓；阻容分壓器；頻率特性

高壓試驗常用的阻容并聯式分壓器（簡稱阻容分壓器），具有測試頻率范圍大、頻率特性好、線性度高等優點，得到了廣泛的應用。使用串聯諧振電源進行電纜、封閉組合電器、發電機、電流和電壓互感器等電氣設備交流耐壓試驗和主變等局部放電測量時，阻容分壓器需工作在非工頻（50 Hz）狀態下， 頻率可能為 150 Hz， 250 Hz 或30～300 Hz 之間的任意值， 因此有必要對阻容分壓器頻率特性進行測試，確定現有各種阻容分壓器是否滿足試驗要求。

1 阻容分壓器基本工作原理和設計要求

圖1 為阻容分壓器原理圖， 輸出電壓 u2與輸入電壓 u1之比為：

圖1 阻容分壓器原理簡圖

阻容分壓器高低壓臂的電阻電容必須滿足R1C1-R2C2=0， 即：

式（4）為被測電壓波形無畸變傳輸的條件，此時阻容分壓器高低壓臂的時間常數一致，使被測電壓中的各種頻率分量順利通過，并以同一個變比傳輸至下一級。

但當分壓器的電阻分壓比不再等于電容分壓比時，被測信號的各頻率成分將以不同變比傳輸到下一級，再疊加在一起，必然會造成被測信號的失真。

2 頻率特性試驗

2.1 頻率特性的測試方法

圖2為頻率特性試驗原理接線圖，標準電壓測量系統由精密電壓互感器和 34401A 型數字多用表組成。選取精密電壓互感器作為主標準器，基于頻率對電壓互感器的影響，具有以下特點：當頻率改變時，互感器鐵芯的磁密也隨著改變，如果鐵芯不飽和且一次繞組的漏抗很小，則電壓互感器在負荷接近空載的情況下可有 25～1 000 Hz的寬頻率，而 34401A 型數字多用表的輸入阻抗較高，電壓互感器的二次負荷接近空載。

圖3 KVMD-50 型

圖4 KVMD-100 型

圖2 頻率特性試驗原理接線圖

圖5 KVMD-200 型

為了消除雜散電容對測量結果的影響，接線時必須保證在被測分壓器本體高度為半徑的范圍內，應無其他臨近接地物，高壓引線與分壓器本體的夾角不小于 90°。

2.2 頻率特性試驗結果分析

為了使試驗的高壓阻容分壓器頻率特性測量結果具有代表性，本次試驗抽取了使用較為廣泛的 KVMD 型、 ZGS-F 型、 GF-2 型、 HV-A 型和ASTVII型等 5 種不同規格、 型號的阻容分壓器。最高試驗電壓 50 kV， 最低試驗電壓 10 kV。為了減小由于被試阻容分壓器電壓示值分辨力對頻率特性測量結果引入的誤差，以 10 kV 時的測量結果進行分析判斷。

圖3-10 為抽取的阻容分壓器在示值 10 kV 時的頻率特性曲線。分析圖3-10 的頻率特性曲線，可以得到以下結論：

圖6 ZGS-F100 型

圖7 ZGS-F200 型

（1）KVMD－50 型、 KVMD－100 型、 KVMD－200型、 ZGS－F100 型、 ZGS－F200 型高壓阻容分壓器頻率特性較好，在 40～50 Hz頻率范圍內的誤差最大變化值可控制在±0．1%以內， 在 50～290 Hz 頻率范圍內的誤差最大變化值可控制在±0．5%以內。

（2）HV－A100 型頻率特性所測結果次之， 在40～50 Hz 頻率范圍內的誤差最大變化值可控制在±0．2%以內， 在 50～290 Hz 頻率范圍內的誤差最大變化值可控制在±1．0%以內。

圖8 GF－2 型

圖9 ASTVII－300 型

圖10 HV－A100 型

（3）GF－2 型和 ASTVII－300 型頻率特性所測結果較差， 40～290 Hz 頻率范圍內的誤差最大變化值超出±1．0%。

3 結語

高壓電容式分壓器與阻容式分壓器相比頻率特性固然較好，但使用時測量誤差易受對地雜散電容的影響。常用高壓阻容分壓器頻率特性的測試表明， 使用阻容分壓器也可滿足 30～300 Hz交流高電壓的測量要求， 比如 KVMD 型和 ZGS－F型。如果現場使用的電容分壓器測量系統損壞或誤差較大而無法使用時，可采用阻容分壓器替代。由于目前現場普遍使用的高壓阻容分壓器均在 50 Hz工頻電壓下校準， 大部分設計時未考慮30～300 Hz的頻率特性， 因此在選用高壓阻容分壓器測量 30～300 Hz 交流高電壓時， 應選頻率特性已知的產品。

[1]陳向群．電力互感器技術講座（1）—電壓互感器的工作原 理 及 誤 差[J]．大 眾 用 電 ，2003（11）∶37－38．

[2]李 立 生 ，郭 恒 ， 李 永 寧 ．用 分 壓 器 測 量 30～300 Hz 交 流 電壓時的問題[J]．高 電壓 技 術 ，2003（11）∶61－62．

（本文編輯：楊 勇）

Research on Frequency Characteristics of Common High-voltage Resistance-capacitance Dividers

XU Ling-jie， ZHOU Yong-jia， ZHOU Qi
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute， Hangzhou 310014， China）

Since there are different frequency characteristics of high-voltage resistance-capacitance dividers which can affect measurement results， the frequency characteristics of common typical high-voltage resistance-capacitance dividers are measured within the range from 40 Hz to 300 Hz,and several resistance-capacitance dividerswith excellent frequency characteristics are confirmed.

high voltage； resistance-capacitance divider； frequency characteristics

TM835.1

： B

： 1007-1881（2011）07-0013-03

2011-03-01

許靈潔（1970－）， 男， 浙江桐廬人， 高級技師， 主要從事高壓互感器和高壓儀器儀表的計量檢測工作。