直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器互感器性能

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器頻率特性

根據(jù)上述公式得出互感器穩(wěn)態(tài)比值誤差ε_w與系統(tǒng)頻率ω之間的關(guān)系：

當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，互感器的比值和相角誤差隨之變化。合理選擇各電阻和電容參數(shù)，可以在一定的頻率范圍內(nèi)，使比值和相角誤差很小。

根據(jù)IEC60044—7電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)，互感器測(cè)量準(zhǔn)確級(jí)的頻率標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)為額定頻率的99%～101%，即49.5～50.5Hz；保護(hù)準(zhǔn)確級(jí)的頻率標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)為額定頻率的96%～102%，即：48～51Hz。

通過(guò)分析和計(jì)算，確定滿足互感器標(biāo)準(zhǔn)的電路參數(shù)為：C_H=783.33pF，C_J=4.58μF，R_J=10MΩ，C_X=1μF，R_X=403Ω，C_G=1μF，R_G=24.9kΩ。

仿真結(jié)果表明，頻率在49.5～50.5Hz時(shí)，相角誤差<±10′，比值誤差小于±0.002%；在48～51Hz時(shí)，相角誤差<±40′，比值誤差小于±0.007%，同時(shí)滿足0.2級(jí)測(cè)量和3P級(jí)保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確度要求。

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器溫度特性

影響互感器溫度特性最主要的因素是高壓電容的溫度漂移現(xiàn)象。當(dāng)溫度改變時(shí)高壓電容值會(huì)發(fā)生改變，電容電流相應(yīng)變化，從而對(duì)互感器的輸出直接產(chǎn)生影響。

高壓電容的容量與環(huán)境溫度之間的關(guān)系可近似表示為：

式中，C_θ與C₂₀分別表示環(huán)境溫度為θ和20℃時(shí)的電容容量；αC表示電容的溫度系數(shù)。

溫度變化引入的比值誤差為：

當(dāng)環(huán)境溫度在互感器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-25～40℃范圍內(nèi)時(shí)，若αC>5×10^-5℃^-1，比值誤差的變化將超過(guò)0.3%，無(wú)法滿足0.2級(jí)電子式電壓互感器的準(zhǔn)確度要求。

由于高壓電容等值電阻較小，因此溫度變化對(duì)互感器的相角誤差影響可不計(jì)。為減小溫度對(duì)高壓電容器傳感精度的影響，可采取如下措施：

（1）選擇溫度系數(shù)盡可能小、工作穩(wěn)定的聚苯乙烯或聚丙烯電容。

（2）在高壓端采用溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，并在低壓信號(hào)處理電路中采取溫度補(bǔ)償措施，該方法使檢測(cè)和處理電路變得復(fù)雜。

（3）采用復(fù)合介質(zhì)的高壓電容器。

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器暫態(tài)性能

電壓互感器的暫態(tài)現(xiàn)象主要包括由于各種過(guò)電壓和開(kāi)關(guān)操作引起的暫態(tài)過(guò)程，其直接影響絕緣設(shè)計(jì)和信號(hào)響應(yīng)要求。由于互感器傳感元件為電容器，應(yīng)重點(diǎn)考慮高壓側(cè)出口短路和帶滯留電荷重合閘引起的暫態(tài)過(guò)程。

1、一次短路暫態(tài)過(guò)程

高壓端子與接地端子之間的電源短路的等效電路如圖3所示，其中R為高壓電容器C_H的電阻、連接導(dǎo)線的電阻與信號(hào)處理單元的輸入電阻之和。

考慮最嚴(yán)重情況，假定在一次電壓處于最大值時(shí)短路。發(fā)生短路后，高壓電容上的電流按時(shí)間常數(shù)τ=RC_H衰減。由于R和C_H數(shù)值都很小，衰減時(shí)間常數(shù)很小，電容電流很快衰減到零。經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元后的二次電壓也經(jīng)過(guò)一個(gè)極為短暫的暫態(tài)過(guò)程后衰減到零。

2、線路斷開(kāi)及重合閘暫態(tài)過(guò)程

線路斷開(kāi)及重合閘的等效電路如圖4所示，其中C_L為線路電容。考慮最嚴(yán)重情況，在一次電壓處于正最大值時(shí)線路斷開(kāi)，并在一次電壓處于負(fù)最大值時(shí)重合閘。

假定t=205ms，up為正最大值時(shí)Q_F斷開(kāi)，高壓電容C_H所在的回路相當(dāng)于開(kāi)路，其電壓u_c(t)保持?jǐn)嚅_(kāi)前的大小不變，電流i_c立即變?yōu)榱?，u_s(t)經(jīng)過(guò)很短的一段時(shí)間變?yōu)榱恪?

t=515ms時(shí)，u_p剛好為負(fù)最大值，Q_F閉合。高壓電容C_H以較小的時(shí)間常數(shù)τ₂=(R R_L)C_H快速充放電（其中R_L為電網(wǎng)低直流阻抗），直至其兩端電壓達(dá)到負(fù)最大值。由于積分電路和相位補(bǔ)償電路等自身的特性，在二次輸出電壓u_s(t)上將產(chǎn)生一個(gè)衰減直流分量疊加在穩(wěn)態(tài)正弦信號(hào)上。衰減直流分量的大小和波形與各元件的參數(shù)值及其匹配關(guān)系直接相關(guān)，當(dāng)參數(shù)選擇合適時(shí)，互感器具有良好的暫態(tài)性能。

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器抗干擾性能

互感器所在安裝現(xiàn)場(chǎng)是大電流、高電壓環(huán)境，電磁條件惡劣，電磁干擾對(duì)互感器的影響不容忽視?；诜謮涸淼碾妷夯ジ衅髟诜謮浩髋c處理電路之間直接進(jìn)行電壓信號(hào)傳輸，由于回路阻抗高，極易受到干擾，從而影響測(cè)量精度和穩(wěn)定性。

而電壓互感器直接測(cè)取高壓電容電流信號(hào)并傳送至處理單元，構(gòu)成電流低阻回路，無(wú)傳輸引線壓降，而且同樣干擾下電流傳輸比電壓傳輸所受電磁干擾的影響要小得多，有利于進(jìn)一步提高互感器的可靠性和測(cè)量精度。

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器原理圖如1圖所示。圖1中1為一次高壓接線端，直接接于高壓母線或高壓輸電線路上，2為高壓電容器，3為由TVS管或兩組反接的二極管組成的保護(hù)電路，4為大地，5為積分變換電路，6為反相電路。

考慮到當(dāng)一次電壓突變（一次側(cè)突然開(kāi)路、短路及重合閘）時(shí)，積分電容的充放電過(guò)程會(huì)影響互感器的暫態(tài)特性，采用隔直濾波電路對(duì)直流進(jìn)行隔離，并抑制低頻分量，從而改善互感器的暫態(tài)性能。由于隔直濾波電路也會(huì)引入一定的工頻相位角偏差，在選擇相位補(bǔ)償電路的可調(diào)電阻時(shí)應(yīng)計(jì)及對(duì)該部分相位差的補(bǔ)償作用。

直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

互感器的輸入-輸出電壓關(guān)系的綜合傳遞函數(shù)表達(dá)式為：

改進(jìn)的直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器適用于多個(gè)電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，圖2所示的互感器結(jié)構(gòu)適用于中壓戶內(nèi)配電裝置，互感器直接產(chǎn)生符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的模擬小電壓信號(hào)。若在戶外高壓、超高壓系統(tǒng)中應(yīng)用，則可在信號(hào)處理單元中增加數(shù)據(jù)采集和電/光轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)光纖接口輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

采用小電流互感器（TA）檢測(cè)電容電流的電子式電壓互感器方案，具有較好的抗干擾性能，但小TA的電感和二次阻抗均可能引起穩(wěn)態(tài)誤差和暫態(tài)誤差；而且高壓電容器的額定工作參數(shù)較大，影響了互感器工作的穩(wěn)定性和可靠性。

通過(guò)直接測(cè)量電容電流實(shí)現(xiàn)高壓電壓檢測(cè)的方法，并實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器設(shè)計(jì)。該互感器繼承了分壓型EVT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，但從傳感機(jī)理上有別于分壓型EVT，采用電流信號(hào)傳輸原理，相比電容分壓型EVT具有更強(qiáng)的抗干擾能力和工作穩(wěn)定性，且消除了高壓電容滯留電荷對(duì)互感器暫態(tài)性能的影響。提出了一種高壓電容器溫度補(bǔ)償方案，有效地減小了環(huán)境溫度變化對(duì)互感器準(zhǔn)確度的影響。

與通過(guò)小TA檢測(cè)電容電流型EVT相比，省去高壓側(cè)小TA，測(cè)量精度更高；高壓電容器容量和體積更小，用較低的成本可獲得很大的絕緣裕度，從而使互感器具有優(yōu)異的絕緣性能。試驗(yàn)結(jié)果表明互感器滿足了工程實(shí)用化的要求。

電壓互感器是連接電力系統(tǒng)一次與二次部分的重要設(shè)備，其運(yùn)行可靠性及測(cè)量精度與電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。傳統(tǒng)的電壓互感器由于體積龐大、動(dòng)態(tài)范圍小、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、暫態(tài)性能差、存在鐵磁諧振隱患，已不適應(yīng)電力系統(tǒng)向大容量、高電壓、智能電網(wǎng)方向發(fā)展的需要。

新型電子式電壓互感器以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、絕緣簡(jiǎn)單、無(wú)磁飽和、具有數(shù)字輸出接口等優(yōu)勢(shì)，將逐步替代傳統(tǒng)電壓互感器，服務(wù)于智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)外廣泛研究以及在電力系統(tǒng)試運(yùn)行或工程應(yīng)用的電子式電壓互感器分為光學(xué)電壓互感器（OVT）和分壓型電子式電壓互感器（EVT）兩類。

光學(xué)電壓互感器OVT靈敏度高，抗干擾性能和絕緣性能強(qiáng)，但其測(cè)量精度受環(huán)境溫度、振動(dòng)、強(qiáng)磁場(chǎng)等外界因素的影響較大，而且價(jià)格昂貴。

電阻分壓型EVT具有體積小、造價(jià)低、簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但受電阻功率的限制只能適用于中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中。電容分壓型EVT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不存在發(fā)熱問(wèn)題、絕緣性能好，但存在高壓電容的溫度特性影響互感器測(cè)量精度以及電荷俘獲帶來(lái)的暫態(tài)問(wèn)題。分壓型EVT在工程實(shí)際應(yīng)用中均面臨小分壓信號(hào)傳輸易受外界電磁干擾的問(wèn)題，尤其在環(huán)境惡劣的戶外高壓、超高壓變電站中。

（1）直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器，具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、絕緣強(qiáng)度高、抗干擾能力強(qiáng)、溫度性能優(yōu)異和暫態(tài)性能好等特點(diǎn)，可應(yīng)用于多個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)的電壓測(cè)量。

（2）通過(guò)直接測(cè)量電容電流實(shí)現(xiàn)高壓電壓檢測(cè)的方法，在高壓電容傳感器與信號(hào)處理單元之間直接傳輸電容電流，不存在引線壓降；相對(duì)分壓型EVT的電壓傳輸具有更強(qiáng)的抗電磁干擾能力和工作穩(wěn)定性；而且消除了高壓電容滯留電荷對(duì)互感器暫態(tài)性能的影響。

（3）采用正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)數(shù)值相近容量各半的多個(gè)電容串聯(lián)組成高壓電容器的溫度補(bǔ)償方案，相比傳統(tǒng)單一溫度系數(shù)的高壓電容器，傳感器的溫度穩(wěn)定性大大提高。

（4）試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的直測(cè)電容電流型電子式電壓互感器滿足IEC60044—7標(biāo)準(zhǔn)中0.2級(jí)測(cè)量和3P級(jí)保護(hù)用電壓互感器的要求。

直型精梳機(jī) rectilinear combing machine實(shí)現(xiàn)精梳工藝所用的機(jī)械。精梳機(jī)的一種。

去除短纖維雜質(zhì)和纖維中的結(jié)粒（棉結(jié)、毛粒、麻粒、繭皮等），使纖維進(jìn)一步伸直、平行，制成均勻、整潔、纖維長(zhǎng)度較整齊的精梳條。由喂給、錫林（圓梳）、頂梳、拔取、排雜、圈條等機(jī)構(gòu)組成，棉精梳機(jī)還有牽伸裝置。特點(diǎn)是捏持與梳理周期性交替動(dòng)作。先由錫林梳理纖維前端部分，再由頂梳梳理纖維后端部分，再依次接合成網(wǎng)，經(jīng)牽伸后制成精梳條。有多頭式（用于棉紡）和單頭式（用于毛紡、麻紡和絹紡）兩種。按機(jī)構(gòu)的作用又分為：以棉精梳機(jī)為代表的擺動(dòng)鉗板型，拔取羅拉只轉(zhuǎn)動(dòng)不擺動(dòng)；以毛精梳機(jī)為代表的固定鉗板型，拔取羅拉作前后擺動(dòng)。由于直型精梳機(jī)的作用是周期性的輸出條有周期性不勻，需再經(jīng)并條工序進(jìn)行彌補(bǔ)。

判斷物體是否與地面垂直，可用鉛垂線法，即一根線加上一個(gè)重物。此重物人們稱為鉛錘，鉛錘受重力作用，即受萬(wàn)有引力的一個(gè)分力作用，讓線與地面垂直，成90度角度。鉛錘重量的大小與垂直線的垂直度無(wú)關(guān)，如1公斤重的鉛錘與10公斤重的鉛錘形成的垂直線的垂直度一樣，均是90度。還有，一般情況下不考慮相對(duì)論效應(yīng)，當(dāng)鉛錘的傍邊有重物也不能影響垂直度，如在山腳下的鉛垂線，鉛錘旁邊是一座山，對(duì)垂直度也沒(méi)有影響。

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