GBT18134.1-2000

目次前言前言范围引用标准定义陡波前过电压内部陡波前过电压瞬态外壳电压外部陡波前过电压内部陡波前过电压测量的推荐方法内部陡波前过电压的特性对测量系统的要求测量系统的可行方案测量系统的校验内部陡波前过电压峰值测量总不确定度的估算瞬态外壳电压测量的推荐方法瞬态外壳电压的特性对测量系统的要求测量系统的可行方案测量系统的校验外部陡波前过电压测量的推荐方法外部陡波前过电压的特性对测量系统的要求测量系统的可行方案测量系统的校验附录提示的附录横向电磁波装置附录提示的附录瞬态外壳电压和外部陡波前过电压的产生附录提示的附录参考文献目录前言本标准等同采用国际电工委员会的技术报告极快速冲击高电压试验技术第部分气体绝缘变电站中陡波前过电压用测量系统制定的在技术内容编写格式上与上述技术报告相同随着我国气体绝缘变电站的发展迫切需要对中产生的陡波前过电压的测试技术及其对相应测量系统的要求校验方法等提供统一的依据以便对测量结果进行合理的评价技术报告推荐的中产生的陡波前过电压的特性测量方法对测量系统的要求测量系统的校验方法及不确定度的估算等均是对世界各国在该技术领域中工作的总结我国已按该技术报告中的有关要求进行了相关的研究工作因此等同该技术报告是可行的在本标准中本标准一词对应中的本技术报告本标准旨在对中陡波前过电压测量技术给出指导本标准中给出的对陡波前过电压的测量方法是目前国际上普遍采用的根据我国目前的实际情况这些方法仅作为推荐使用以便在实践中积累经验也可采用其他的方法但测量系统应满足本标准有关条款的要求有关本标准的意见应寄到全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会秘书处附录附录和附录是提示的附录本标准由国家机械工业局提出本标准全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会归口本标准负责起草单位西安高压电器研究所武汉高压研究所本标准参加起草单位西安交通大学清华大学华东电力试验研究院西安高压开关厂云南电力试验研究所本标准主要起草人王建生李彦明戚庆成钟连宏种亮坤王建强王凯前言国际电工委员会是由各国家电工技术委员会国家委员会组成的世界性的标准化组织的目的是促进电气和电子领域内涉及标准化的所有问题的国际合作为达此目的除这些活动外还发布国际标准这些标准委托各技术委员会准备对所涉及的问题感兴趣的任何国家委员会均可参与这项准备工作与协作的国际组织政府和非政府组织也可参与这项准备与国际标准化组织按照两个组织间的协议所确定的条件密切地进行合作关于技术问题的正式决议或协议是由代表所有对这些问题特别感兴趣的国家委员会组成的技术委员会提出的他们尽可能地表达出对所涉及问题的国际上一致的意见这些决议或协议以标准技术报告或导则的形式出版以推荐的形式供国际上使用并在此意义上为各国家委员会所接受为了促进国际上的统一各国家委员会同意在他们的国家和区域性标准中清楚地最大限度地采用国际标准标准和相应的国家或区域性标准间的任何差异应在后者中清楚地指出技术委员会的主要任务是制定国际标准在特殊情况下技术委员会可以建议出版下列类型技术报告第一类型尽管反复努力但作为国际标准的出版物仍不能得到所要求的支持时第二类型当项目尚处于技术发展中或由于其他原因将来而不是现在有可能就国际标准达成协议时第三类型技术委员会收集到的与正规出版的国际标准不同的资料例如科学发展动态第一和第二类型的技术报告在出版后三年内须经审查以决定是否能转变成国际标准第三类型的技术报告在所提供的资料被认为不再有效或有用之前不必审查是属于第二类型的技术报告是由第技术委员会高电压试验技术制定的本技术报告的正文是基于下述文件委员会草案表决报告表决赞成本技术报告的全部资料都可在上表所指出的表决报告中查找到本文件按照指令第一部分的以出版物的技术报告系列的第二类技术报告出版作为高压试验技术领域内的暂时应用的预期标准颁布因为迫切需要对将此领域的许多标准应如何使用才能符合一致的要求提供指导此文件不视为国际标准建议将其供临时应用以便可在实践中积累其使用的知识和经验有关此文件内容的意见应寄送到中央办公室本第二类型的技术报告将在其出版后三年内进行复审并决定是再延长三年还是转变成国际标准或者取消附录和仅供参考中华人民共和国国家标准极快速冲击高电压试验技术第部分气体绝缘变电站中陡波前过电压用测量系统国家质量技术监督局批准实施范围本标准适用于测量气体绝缘金属封闭变电站中由于操作或破坏性放电产生的陡波前过电压尤其适用于测量下述三种陡波前过电压的装置和整个测量系统内部陡波前过电压瞬态外壳电压外部陡波前过电压本标准中所考虑的时间参数被限定在以内估算测量不确定度的程序适用于中所述的内部陡波前过电压的试验水平不确定度的估算是基于规定的试验回路产生的预期内部陡波前过电压中的典型波形本标准定义使用的术语叙述陡波前过电压的一般特性给出三种陡波前过电压中每一种陡波前过电压的特性给出对测量系统的要求叙述一些可能的测量系统更详细的情况可在技术文献中查找到叙述测量系统的校验程序仅给出内部陡波前过电压测量中估算典型陡波前过电压峰值的不确定度的导则可用类似的方法估算瞬态外壳电压或外部陡波前过电压峰值的不确定度引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性高电压试验技术第一部分一般试验要求高电压试验技术第二部分测量系统及以上气体绝缘金属封闭开关设备方括号内的数字表示附录中给出的参考文献目录的序号额定电压及以上气体绝缘金属封闭开关设备隔离开关开合母线充电电流的要求定义本标准采用下列定义陡波前过电压由于内隔离开关或断路器的切换操作或由于内部破坏性放电产生的电压它们是由于中操作或破坏性放电造成电压快速跌落根据的特性通常小于引起的阶跃电压行波的反射和折射分量叠加形成的见图内部陡波前过电压在内高压导体导管和外壳之间出现的陡波前过电压瞬态外壳电压在外外壳和地之间出现的陡波前过电压它们是由于阶跃电压行波在外壳的各个中断点处即与电缆或架空线的连接处的折射引起的见附录外部陡波前过电压在外的外接设备上或设备内出现的陡波前过电压它们是由于阶跃电压行波在外壳的各个中断点处即电缆或架空线终端的折射引起的图内部和外部陡波前过电压的起源和分类内部陡波前过电压测量的推荐方法下述的推荐方法用于测量内部陡波前过电压峰值内部陡波前过电压的特性中的内部陡波前过电压是由于隔离开关和断路器操作及破坏性放电过程中必然产生两个陡变的阶跃电压行波引起的这些行波在和与之相连接的设备中传播在每个阻抗突变处每一入射波部分被反射部分被折射通常反射和折射部分都有所畸变例如由于突变处的集中电容造成的畸变所有行波叠加起来就形成了陡波前过电压波形总的波形往往很复杂但通常由四个分量组成阶跃电压在母线管道内如电晕屏蔽罩弯管等处由于波阻抗的多处微弱变化形成的甚高频范围分量最高达在母线管道末端和电缆或架空线终端处由于波阻抗的显著变化引起反射而形成的高频范围分量最高达由于外部的大电容设备如电容式电压互感器或输电线载波系统的耦合电容器引起谐振而产生的低频范围分量因此内部陡波前过电压的波形取决于的内部结构和外部配置此外由于陡波前过电压的行波特性其波形随位置不同可有很大的变化在某些情况下的距离就会造成显著的变化内部陡波前过电压的幅值范围为系统电压的倍图为内部陡波前过电压示例图由隔离开关合闸引起的内部陡波前过电压波形示例对测量系统的要求概述测量系统由转换装置传感器记录仪器及连接这两部分的传输系统构成见图这三部分性能互有影响因此应把测量系统作为一个整体进行校核和校验图在母线中使用电场探头的测量系统示例传感器的安置和制作传感器应置于外壳的内部并尽可能地靠近需测处根据的结构传感器的位置不可能总是与需测处相一致在这种情况下测到的陡波前过电压可能明显地不同于需测处出现的陡波前过电压如果需测处和传感器实际位置之间的波阻抗有突变则尤为明显对于这种情况通过计算机分析的方法近似计算指定位置处出现的陡波前过电压这种分析法将产生附加误差误差的大小可通过利用相同的分析方法计算传感器处的电压并将算得的电压与测得的电压相比较来估算传感器应设计成对介质的完整性或对被试的波阻抗不会产生不利的影响既不应引起电晕和明显的电场畸变也不会引起阶跃电压行波的明显反射测量系统的传递特性测量系统的传递特性可以在频域或者在时域内确定如果用幅频响应评价传递特性对用于内部陡波前过电压的测量系统则测到的响应在间的平直度应在内若在工频下测定刻度因数则测量系统测得的响应在低至工频范围内的平直度应在之内如果需要可用带宽重叠的不同装置进行多次校验来测定如果用单位阶跃响应评价测量系统的传递特性则响应参数应在下列限值之内稳定时间实验响应时间的绝对值剩余响应时间的绝对值其中是部分响应时间是阶跃响应首次穿过稳态响应值时的时间单位阶跃响应在间的平直度应在以内所有的时间参数和单位阶跃响应的平直度应计算到下列时间用于确定刻度因数的冲击波的峰值时间如果用工频测定刻度因数计算到的时间是工频的周期注应当校核由于高低压臂中介质材料的不同频率特性而引起的响应的蠕变测量系统的可行方案传感器可以是安装在母线管道外壳内适当位置的电场探头探头作为分压器的低压臂高压臂则由探头的暴露表面和带电导体之间的电容构成见图尽管几何形状往往很简单但考虑到实际测量中的所有影响因素用电场分析来计算刻度因数不足以达到足够的准确度因而校验工作是必要的注传感器的尺寸限制频率的上限测量系统的校验概述校验测量系统时应根据被测瞬态信号涉及的频率范围测定刻度因数及其适用范围测量系统传递特性的测定与惯用的分压器系统相比测量系统具有某些独特性没有具体的高压引线高压臂可认为是近于理想的电容器传递特性的测定可在一个类似于中测量系统的模拟装置上进行例如带有终端匹配的横向电磁波装置或同轴系统见附录测定可用下述任一方法方法测定测量系统的幅频响应方法测定测量系统的单位阶跃响应并应考虑下述因素在测定幅频响应或单位阶跃响应时实际测量过程中用来调整被测信号的任何电子装置都应接入并按通常方式工作传输系统电缆或光纤应与实际测量时所用的类型和长度一样试验或测量布置的实际几何形状会影响试验的结果因此应在有关的几何形状与实际进行测量时相同的情况下测定传递特性刻度因数的测定测定刻度因数时应将传感器装在需要进行测量的设备内由于记录仪器的输入阻抗与低压臂相并联所以传感器基本上是个高通滤波器因此可用任一种类型的电压进行刻度因数测定只要能确认测定的刻度因数可在直到被测量的最高频率范围内适用见实际测定中允许用三种可能的方法方法只要满足的有关条件则刻度因数可用工频高压并与一精密分压器进行比对来测定方法只要满足的有关条件冲击情况下的刻度因数可用一快速冲击分压器进行比对来测定此时应注意由快速分压器测得的确实就是作用于传感器上的电压方法当工频校准不能满足但冲击校准能满足的条件时则可在专门的校验装置上见附录分别进行工频和冲击校验以确定从工频刻度因数换算到冲击刻度因数的换算因数在实际测量条件下测量工频刻度因数并用上面的换算因数进行校正便得到了标定的冲击刻度因数换算因数的不确定度属于附加影响应包括在总不确定度的估算值中见内部陡波前过电压峰值测量总不确定度的估算用幅频响应时不确定度的来源当由幅频响应确定测量系统的传递特性时内部陡波前过电压峰值测量的不确定度的来源如下以交流电压测得的刻度因数的不确定度引起陡波前过电压峰值的不确定度由频率分析仪的不确定度引起陡波前过电压峰值的不确定度测得的测量系统频率响应在所需带宽范围内的平直度的不确定度引起陡波前过电压峰值的不确定度在表给出的数值计算中被分成和两部分由于传递特性测定装置与实际测量装置之间的变动产生的不确定度引起陡波前过电压峰值的不确定度用单位阶跃响应时不确定度的来源用冲击电压测定的冲击刻度因数的不确定度引起陡波前过电压峰值的不确定度在确定仪器的基准电平时由于数字记录仪的噪声或示波器的扫描线影响内部陡波前过电压三种频率成分的各分量幅值造成不确定度而引起陡波前过电压峰值的不确定度由于单位阶跃响应稳态电平的延伸确定稳定时间常数时产生的不确定度影响高频分量的波形而引起陡波前过电压峰值的不确定度由于蠕