實驗名稱：不同狀態下避雷器殘壓信號特性實驗研究

研究方向：陶瓷電容傳感器內部電容值極小，因此其阻抗很大，所以該傳感器不僅具有普通復合絕緣子的電氣絕緣性能，還具有對線路電壓實時測量的功能。當氧化鋅避雷器遭受到雷電沖擊時，避雷器兩端將會迅速產生一定幅值的非線性電壓信號。由于避雷器兩端的電壓信號具有信號陡度大、頻帶寬泛等特點，因此，要求陶瓷電容傳感器必須具有較好的動態響應特性，以確保可以準確、可靠的測量避雷器兩端的殘壓信號，因此本文將研究陶瓷電容傳感器頻響特性。

測試設備：電壓放大器、信號發生器、示波器、標準分壓器、電壓傳感器等。

實驗過程：

圖1：頻響特性實驗圖

實驗中將函數信號發生器的信號輸出端與電壓放大器信號輸入端相連接，并將電壓放大器的高壓輸出端連接在陶瓷電容傳感器與標準分壓器高壓端子上，同時施加幾種相同的電壓激勵，對陶瓷電容傳感器和標準分壓器的二次端子的電壓輸出信號進行波形、頻譜以及變比精度等性能指標分析。頻響特性實驗圖如圖1所示。

在設置完成信號發生器的波形參數后，通過其CH1輸出通道連接電壓放大器輸入端，將信號發生器傳輸過來的低壓信號經由電壓放大器轉換成高壓信號，并通過其高壓輸出端連接至標準分壓器以及陶瓷電容傳感器的高壓端，由數字示波器實時測量記錄標準分壓器以及陶瓷電容傳感器低壓端的電壓信號波形。

實驗結果：

圖2：頻響特性波形圖

實驗結果如圖2所示。為進一步對陶瓷電容傳感器頻響特性與標準分壓器進行比對，對圖2中的波形數據進行歸一化處理后，再利用快速Fourier算法對歸一化后的波形數據進行諧波占比分析，諧波分析結果如圖3所示。

圖3：頻響特性諧波占比

通過對圖3中陶瓷電容傳感器在不同頻率、不同波形的激勵輸出響應的諧波占比進行分析，可以發現陶瓷電容傳感器在中低頻工況下，陶瓷電容傳感器與標準分壓器的輸出響應2-7次諧波占比趨于一致，表明陶瓷電容傳感器具有良好的頻響特性，在一定程度上可以代替標準分壓器對電壓波形進行準確測量。

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審核編輯 黃宇