一种大型电工装备导体系统分布电容的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高电压装备技术领域，具体涉及一种大型电工装备导体系统分布电容 的测试方法。
【背景技术】
[0002] 大型电工装备的支撑和屏蔽系统中包含多个结构复杂的金属部件，在特定布置形 式下形成分布电容，需要采用一个复杂的η维矩阵进行表示。运行中的电工装备需要承受 来自交、直流系统的操作、雷电、陡波等各种形式的冲击电压。分布电容的存在会导致冲击 电压作用下，各功能单元电压分布不均匀，局部因承受电压过高而加速老化，甚至失效损 坏。此外，分布电容与电工装备的结构紧密相关，在设计过程中，二者之间需要迭代优化。通 过改变导体的几何形状、几何参数以及组部件布局方式，可以改善分布电容。
[0003] 随着目前电工装备电压等级和输送容量的提升，结构体积日益增大，上述问题更 为突出。为了准确获知分布电容的分布规律，需要开展试验测试，为上述优化和控制工作奠 定基础。但多个导体间分布电容分布规律复杂，测量引入效应导致的误差需要进行控制和 评估。
【发明内容】
[0004] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种大型电工装备导体系统分布电容的 测试方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] 所述方法包括：
[0007] 步骤1 :对所述导体系统中所有的待测导体进行编号；所述导体系统包括η+1个导 体，η至少为1 ;
[0008] 步骤2 :对所述导体系统进行单导体不接地测试，得到η个测量电容值，所述测量 电容值为~C：;
[0009] 步骤3 :对所述导体系统进行两导体不接地测试，得到Ν-η个测量电容值，所述测 量电容值为Ν为所述导体系统中分布电容的数量，
[0010] 步骤4 :依据所述测量电容值，构建测量电容列向量
[0011] 步骤5 :依据所述测量电容列向量Cm构建待测电容列向量C D;
[0012] 步骤6 :对所述待测电容列向量CD中各参数进行编码，得到编码矩阵E %
[0013] 步骤7 :构建所述单导体不接地测试的系数矩阵Γ;
[0014] 步骤8 :对所述两导体不接地测试的测量电容进行编码，得到编号矩阵Em;
[0015] 步骤9 :构建所述两导体不接地测试的系数矩阵Kb;
[0016] 步骤10 :依据所述测量电容列向量Cm、系数矩阵Γ和系数矩阵Kb计算待测电容列 向量CD的值。
[0017] 优选的，所述步骤5中构建待测电容列向量CD:
[0018] 将所述测量电容列向量Cm中的上三角矩阵的各行元素依次转置后合并，得到所述 待测电容列向量CD= [C u i…CUn，…，Q广· Clin，…，Cn,JT;
[0019] 优选的，所述步骤6中对待测电容列向量CD中各参数进行编码：
[0020] 采用一个2行N列的矩阵EH己录所述待测电容列向量C D中待测电容C u的下角 标i和j的值，
[0021] 优选的，所述步骤7中构建系数矩阵Γ:
[0022] 将步骤1中编号后的n+1个导体中的第i个导体不接地，其余η个导体接地，则系 数矩阵Γ中第i行第j列的元素值％为：
[0024] 其中，^和否^为分别步骤6中对待测电容列向量CD中各参数进行编码得到的编 码矩阵矿中第1行第j列的元素，以及第2行第j列的元素；所述K 3为η行N列的矩阵；
[0025] 优选的，所述步骤8中对两导体不接地测试的测量电容进行编码：
[0026] 依次选择步骤1中编号后的n+1个导体中的两个导体短接且不接地，其 余的导体接地，对每次选择的导体组合进行编号，得到η行N列的编号矩阵Em，
;所述Em为2行N-n列的矩阵；
[0027] 优选的，所述步骤9中构建两导体不接地测试的系数矩阵Kb:
[0028] 将步骤1中编号后的n+1个导体中的第i个导体和第j个导体短接且不接地，第 i个导体和第j个导体构成的组合在步骤8中构建的测量电容的编号矩阵Em中的第k行元 素，则系数矩阵Kb中第k行第j列的元素值 为：
[0029] ④：若编码矩阵矿中第j列的两个元素包含有编码矩阵Em中第k列中两个元素的 任一个元素，则=1;
[0030] ⑤：若编码矩阵矿中第j列的两个元素没有包含有编码矩阵E m中第k列中两个元 素，则
[0031] ⑥：若编码矩阵#中第j列的两个元素与编码矩阵Em中第k列中两个元素相同， 则（,.=〇;
[0032] 优选的，所述步骤10中待测电容列向量CD的计算公式为：
[0033] CD= K (2)
[0035] 与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0036] 1、本发明提供的一种大型电工装备导体系统分布电容的测试方法，适用于多种大 型电工装备的分布电容测试，可以有效抑制测量接线引入误差的影响；
[0037] 2、本发明提供的一种大型电工装备导体系统分布电容的测试方法，测试方法简 洁、规范，便于使用计算机程序生成试验方案，便于流程化操作。
【附图说明】
[0038] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0039] 图1 :本发明实施例中一种大型电工装备导体系统分布电容的测试方法流程图；
[0040] 图2 :本发明实施例中测量引线引入误差电容示意图；
[0041] 图3 :本发明实施例中导体系统电容示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0043] 本发明提供的一种大型电工装备导体系统分布电容的测试方法的实施例如图1 所示，具体为：
[0044] -、对导体系统中所有的待测导体进行编号。本实施例中导体系统包括n+1个导 体，η至少为1。
[0045] 在静电独立的多导体系统中，通常将各导体上的带电量与导体电位之间的关系通 过两两导体之间的相互电容表不，即分布电容表不，本实施例中n+1个导体的多导体系统 可以表示为：
[0047] 其中，是参考地电位，％ (i = 1，2,......η)是对应导体的电位，(i = 1，2,...... η)是对应导体的带电量。q。称为自有分布电容，即各导体与0号导体间的分布电容， 称为互有分布电容，即相应的两个导体间的分布电容，且Cu = c 。其中分布电容仅与系统 中所有导体的几何形状、尺寸、相互位置以及介质的介电常数有关，与导体所带电量无关。
[0048] n+1个导体的多导体系统的分布电容的数量为：
[0050] 二、对导体系统进行单导体不接地测试，得到η个测量电容值为~C：，其中m为 measure的首字母，即Cm的含义为测量电容值。
[0051] 本实施例中n+1个导体的多导体系统需要通过多次测量，构建N个线性无关的方 程，构造方法为选取一个或几个导体"短接且不接地"作为一个电极，其余导体"短接且接 地"作为另一电极。测量引线引入的误差不可忽略，在试验设计中需要进行控制。假设每个 导体经1根测量引线连接至测量设备，多根测量引线的截面如图2所示，接地部分导体与不 接地部分导体的连接线可视为相互绝缘的两个电极，相互临近形成误差电容，与系统分布 电容形成的输入电容相并联，导致测量结果比实际结果偏高。由电容性质可知，两组测量引 线数量差别越大，则有效相对面积越小，误差电容值越低。当导体数量较多时，选择"短接且 不接地"导体数较少的组合，即可减小误差电容。
[0052] 由排列组合性质可以知道，仅选择单个导体对其余导体的电容组合，以及某2个 导体对其余导体的电容组合即可以构造出所需要的分布电容线性组合。即单导体不接地测 试和两导体不接地测试。