王秀艳， 田阳，于丽影
(丹东电力电容器有限公司，丹东 118001)
摘 要： 本文介绍了电容式电压互感器用新型阻尼器—半导体阻尼器的原理、特性和CVT瞬态特性、准确度方面的优点及其应用价值。 关键词： 瞬态特性；准确度；半导体阻尼器；应用 加法器电路
1绪论 我们知道，GB/T4703-2001 标准中对CVT(电容式电压互感器)的瞬态特性方面有严格的要求。由于CVT结构中既包含有电容元件，又包含有电感元件，在电力系统发生扰动时，由于电冲击的作用可能产生铁磁谐振现象，虚假的信号将传给二次仪表和继电保护装置，同时产生的过电压对设备的绝缘造成不利的影响，因此必须加装阻尼装置来消除铁磁谐振。而不同的阻尼装置对CVT瞬变响应特性影响差别很大。 阻尼器的种类有：纯电阻型、谐振型、速饱和电感型和电子型。电子型阻尼器的使用在同 行业中少见报导。我公司与山东大学合作经多年的努力研制开发了半导体阻尼器，成功应用于线路型、母线型CVT产品中，经武汉高压研究所试验通过。此种阻尼器瞬态特性较好、寿命长、可靠性高、使用范围广，并且体积小、重量轻。另外，其动作迅速，当铁磁谐振刚一发生就能消除，谐振产生能量小，有利于进一步探讨提高CVT中压变压器磁密的问题。
2半导体阻尼器的开发及应用
在GB/T4703-2001 标准对CVT铁磁谐振的要求规定如下：在电压为0.8U1N、1.0U1N和1.2U1N 而负荷实际上为零的情况下，互感器的二次端子短路后又突然消除短路，其二次电压峰值应在0轴承装配机 5s内恢复到与正常值相差大于10%的电压值。
所以要求阻尼器能迅速消除谐振。
对于瞬变响应的要求如下：在额定电压下互感器的高压端子对接地端子发生短路后，二次输出电压应在额定频率的一个周期内衰减到短路前电压峰值10%以下。
CVT一次侧发生对地短路瞬间，电容器及补偿电抗器贮存的能量需经过负载和变压器回路呈低频振荡和指数衰减。由于产品的等效电容量、二次负载、短路相角及阻尼器的特性能对瞬变响应有显著影响，因此在产品参数一定的情况下，要求阻尼器的储能越少越好。
2.1几种阻尼器的原理
独角架2.1.1电阻型阻尼器的原理及特点
核桃去壳机 原理见图1，它是把电阻直接接入线路中，因为耗能大，影响产品的准确度，在CVT中已被淘汰。
2.1.2谐振型阻尼器原理及特点
原理见图2，电感L和电容C在工频下调谐，CVT正常工作时，R上只有很小的电流通过，耗能低，对准确度影响小。当有分次谐波出现时，L、C的调谐状态被破坏，R上通过大电流，从而起阻尼作用。
另一方面，在CVT一次侧短路的瞬间，研究表明，L、C中储存有大量的能量，约占CVT电路中总能量的90%，从而残余电荷衰减的慢，瞬变响应特性不好。
2.1.3速饱和电感型阻尼器的原理及特点
原理见图3，利用电抗器L在过电压下深度饱和电感值下降，大电流通过R而发挥作用，这就要求电抗器铁心的方波特性要好，此种阻尼器具有耗能低，储能小，其瞬变响应特性好的特点，但铁心造价高，电抗器饱和后，二次波形畸变。
CVT常用的两种阻尼器：谐振型、速饱和型其作用原理的共同之处在于他们都相当于一个无触点的开关，正常工作时，开关打开阻尼电阻断开；谐振时，开关闭合，阻尼电阻接入，吸收能量，消除谐振。因此，我们考虑在产品中使用一种电子开关，使其对电压变化敏感，具有速开速断的特点，既能保证暂态特性的要求，又能满足准确度的要求。我公司山东大学合作，研制出半导体阻尼器，其性能完全满足GB/T4703-2001 对CVT瞬态特性方
面的要求。在1V电压变化范围内开关就能及时打开和闭合，反应灵敏，动作次数达2×10６次。
2.2半导体阻尼器的工作原理及外形
海洋工程船 半导体阻尼的原理见图4，以双向可控硅Th作无触点开关，其控制极电压信号取值CVT二次绕组1a1n或dadn端，当谐振引起过电压时，Th立即导通，将阻尼电阻R接入，它采用较为复杂的线路，对元件的稳定性、可靠性要求甚高，但其阻尼效果好，并能改善瞬变响应特性，是理想的阻尼器。
我们在试制中，由最初设计中理想的有源元件到现在所使用的无源元件，性能上更可靠。当有谐振发生时，电压略为高出阻尼动作电压(1V范围内)，开关开始导通，阻尼电阻接入，消除谐振；过电压降低，开关关断，阻尼电阻断开，不再消耗能量。另一方面，由于在阻尼回路中无储能元件，所以，瞬态特性好，几乎在一次电压短路的同时，二次电压
降为零。
此种半导体阻尼器尺寸很小，仅为125×75×40mm(长×宽×高)，重量只有350g，有三个出线，分别与CVT二次侧的da、dn(或1a、1n)和电阻相接(电阻外接)，接线简单。
2.3半导体阻尼器的试验
试验由武汉高压研究所派人来我厂进行，试品为半导体阻尼器，其各项性能完全达到GB/T4703-2001 要求，试验项目如下：
a)准确度试验；
b)铁磁谐振试验；
c)瞬变响应试验；
d)复测准确度试验。
初测准确度试验合格，铁磁谐振、瞬变响应试验后，复测准确度其值不变。
2.3.1铁磁谐振试验
试验是在等值回路中进行的，其波形图见图5、图6。
从图5中知，线路型CVT在互感器二次短路后，又突然消除短路，可在5个周波内消除谐振。
从图6中知， 母线型CVT在互感器二次短路后，又突然消除短路，可在1个周波内消除谐振。二者有很大的区别，原因在于两种产品本身回路参数的差别。二者铁磁谐振性能符合标准中要求。
2.3.2瞬变响应试验
在等值回路中进行，波形图见图7、图8。
图7、图8为产品、产品用半导体阻尼器的瞬变响应特性波形图，当一次侧对地短路，二次电压基本上是同步降下来的。而性能优越的速饱和型阻尼器，需经过一个周波(20ms)，二次电压才降至额定值的5%。因此半导体阻尼器能满足快速继电保护装置的要求。
2.4半导体阻尼器的温度试验
为了研究此种阻尼器随温度变化而变化的特性，我们做了从-50～90℃下阻尼器动作电压随温度变化的试验。试验是从60支阻尼器中任选5支，在每一温度下保持30min后测试，测试数据见表1。
根据试验结果可得出：
(1)在-50～90℃温度范围内能正确动作；
(2)动作电压最大偏差为17.1%，在 -20 ～40℃范围内最大偏差为7 07%；
(3)如果动作电压调整合适，完全能满足CVT的各项性能的要求。
2.5速饱和阻尼器与半导体阻尼器的性能对比
在速饱和型阻尼器中，我们发现这样一个问题：为了保证产品良好的暂态特性，其参数必须做相应的调整，其不足之处是在1.3UN 下波形就开始发生畸变。其原因是由于阻尼电抗器饱和引起的，见图9、10、11。
3半导体阻尼器在CVT应用中的优点
①适用范围广，可满足各种容量互感器的需要。正常工作状态下其通过电流小于1mA，所以对准确度影响小，可提高互感器的有效容量；
②暂态性能好，无论铁磁谐振还是瞬变响应，其参数明显优于其它类型的阻尼器，动作前后波形不发生畸变，更能真实反映一次侧电压变化;
③可靠性高，寿命长，动作次数达10６次;
④半导体阻尼器的特性决定了它具有不受电源频率影响的特点，性能稳定；
⑤半导体阻尼器应用范围宽，受温度的影响小，使用温度范围-45～60℃，甚至到90℃
也能可靠开断；
⑥体积小、重量轻，可大大节省在CVT电磁单元中占用的空间，从而降低CVT的成本，且其本身价格也较速饱和型、谐振型阻尼器低得多。
4结束语
半导体阻尼器性能明显优于其它类型的阻尼器，安全可靠且价格便宜。另外，为解决铁磁谐振问题，行业中普遍采用的方法是降低CVT中压变压器的磁密，而磁密降低必然增加制造成本，由于半导体阻尼器动作快，动作点电压低，谐振产生能量小，所以可把互感器磁密提高到0 8T左右，从而降低CVT成本，因此半导体阻尼器很有推广价值。
参考文献
［1］房金兰.超高压电容式电压互感器.电容式电压互感器国内外资料汇编［Ｃ］.
［2］房金兰.电容式电压互感器的最新发展及应用.电容式电压互感器国内外资料汇编［Ｃ］.
［3］王德忠.电容式电压互感器瞬变响应特性的研究［J］.电力电容器 1994(4)优日
［4］GB／T4703-2001电容式电压互感器［S］
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