雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量 measurement of lightning impulse electric field in rod-plate air gap.pdfVIP

高电压技术 第 37卷 第 12期 2011年 12月 31日 HighVoltageEngineering，Vo1．37，No．12，December31，2011 雷电冲击下棒一板间隙空间电场的测量 王 峰 ，曾 嵘 ，耿屹楠 ，王 博 ，牛 彝 (清华大学电机系电力系统及发 电设备和仿真 国家重点试验室，北京 100084) 摘 要：长空气间隙放电特性是特高压输 电技术的重要研究内容，电场测量作为其重要研究手段，是近年来的研 究热点之一。为此，建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量 系统进行校准 ，获得系统的输入输 出特性 ；通过时域波形对 比，证 明测量系统具有 良好 的动态响应特性 。利用该系 统对 1In棒一板间隙在正极性雷电冲击电压作用下的空间电场进行定量测量，得到了空间电场的时域波形。采用 模拟电荷法，对试验条件下的电场幅值进行计算，实测值与理论计算结果比较相符，其最大误差5 ，证明该空间 电场测量系统完全可以用于空气间隙放电电场的定量测量，为长空气间隙放 电提供了重要的研究手段。 关键词：棒一板间隙；雷电冲击 电压；电场测量；光 电集成电场传感器；输入与输出特性；模拟 电荷法 中图分类号：TM86 文献标志码 ：A 文章编号：1003—6520(2O11)12-2971一O7 M easurementofLightningImpulseElectricFieldin Rod—plateAirGap W ANG Feng，ZENG Rong，GENG Yi—nan，W ANG Bo，NIU Ben (StateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPowerSystem andGenerationEquipments， DepartmentofElectricalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China) 一一一～一一一一一～一～一～一～一～一～一～ 一～一～一～一一～～一～ ～～～一一～～一～一～一 电磁干扰影响，探头体积较大 ，并且 由于金属材料的 0 引言 引入影响待测 电场的分布_7 ，使得球形探头在应 电场测量是高电压领域的重要研究手段 [1]。电 用于空间电场的准确测量时存在一定的局限性 。 晕放 电、间隙闪络与电磁环境等问题本质上都与空 随着集成光学技术的发展 ，近年来 ，基于 Pock— 间电场相关I2]。准确地测量空间电场，对于深入研 els效应的电场传感器具有体积小、稳定性好 以及对 究长空气间隙的放 电机理、掌握长空气 间隙的绝缘 待测 电场影响小等优点 ，日益成为空气间隙放 电空 特性和科学合理地选择绝缘距离有着重要意义l6]。 间电场测量的有效手段I1。 。本文利用清华大学 自 在高电压测量领域 ，传统的电场测量手段通常 主研发的高场强光 电集成 电场传感器n ¨组成空间 采用球形探头。虽然基于电容分压原理的球形探头 电场测量系统 ，对正极性雷电冲击电压下 lm棒一板 结构简单 ，但 由于其信号 的采集与传输过程易受到 问隙轴线上的空间电场进行定量测量 ；利用模拟 电 荷法 (chargesimulationmethod，CSM)对相 同电极 基金资助项 目：国家 自然科学基金 ；国家重点基础