南昌大學(xué)高壓實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（部分習(xí)題集）南昌大學(xué)信息工程學(xué)院電力系統(tǒng)及自動(dòng)化教研室目錄高壓實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則 （1）實(shí)驗(yàn)一 空氣絕緣強(qiáng)度上的極性作用和極間障影響的研究（2）實(shí)驗(yàn)二 沿面放電及絕緣油擊穿 （8）實(shí)驗(yàn)三 介質(zhì)損耗的測量 （12）實(shí)驗(yàn)四 電纜中的波過程 （16）附錄二 接地電阻的測量 （22）附錄三 （24）附錄四 （26）附錄五 （28）高壓技術(shù)習(xí)題與思考題 （30）高壓實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則學(xué)生進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)以前，必須認(rèn)真地學(xué)習(xí)下列守則，并嚴(yán)格遵守，以確保實(shí)驗(yàn)安全，避免造成嚴(yán)重的人身或設(shè)備事故。1未開始實(shí)驗(yàn)前，未經(jīng)指導(dǎo)教師同意，不得進(jìn)入安全遮攔以內(nèi)，任何時(shí)候不要隨意玩弄試驗(yàn)室中任何設(shè)備。2試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)

2、真，思想集中，不要作出妨礙他人工作的舉動(dòng)。3實(shí)驗(yàn)過程中每次進(jìn)入安全遮攔以內(nèi)，必須先切斷高壓設(shè)備的電源。作接地棒在高壓器及有關(guān)的高壓電極處接地，將電容器放電并接地。4實(shí)驗(yàn)過程中若需要合上高壓電源，必須先除去高壓變壓器及有關(guān)高壓極上的接地棒，閉上遮攔門，并檢查調(diào)壓變壓器是否在零位。合上電源后電壓應(yīng)逐漸升高。試驗(yàn)過程中如有異常現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)切斷電源。5任何時(shí)候在接觸任何高壓設(shè)備的高壓部分以前，應(yīng)先檢查；（1）可能帶電的導(dǎo)體是否已經(jīng)接地；（2）任何不帶電的金屬部分是否已經(jīng)用導(dǎo)線牢固接地；（3）高壓電容器是否已經(jīng)放電并接地；（4）供給高壓設(shè)備的電源開關(guān)是否已經(jīng)斷開（只把調(diào)壓變壓器退到零位不能算電源已經(jīng)斷開

3、）。6接線需經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后才準(zhǔn)開始實(shí)驗(yàn)。7每組學(xué)生需推定一人負(fù)責(zé)合閘、拉閘、調(diào)整電壓等操作。另推一人監(jiān)護(hù)安全操作。電源合閘時(shí)，操作者應(yīng)聲明“注意！合閘”。以及其他組同學(xué)注意。8情緒不正常和精確萎靡者不得進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)。9現(xiàn)場人員不少于二人者不得進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)。10實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和教材中與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的部分，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)備好計(jì)算器（或計(jì)算尺）。以便隨時(shí)核算試驗(yàn)數(shù)據(jù)。11學(xué)生要認(rèn)真回答指導(dǎo)教師有關(guān)本次實(shí)驗(yàn)的提問，多次不能回答問題者，可停止其本次實(shí)驗(yàn)。12實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)書寫在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)包括本次實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等有關(guān)項(xiàng)目。對(duì)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要認(rèn)真整理、分析

4、和討論。實(shí)驗(yàn)曲線必須畫在坐標(biāo)紙上、實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的字體應(yīng)端正清楚，不符合要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)退回重做。13實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場按手續(xù)歸還借用儀器設(shè)備，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后學(xué)生才能結(jié)束實(shí)驗(yàn)。14實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)在實(shí)驗(yàn)后一周內(nèi)交給教師評(píng)閱、考核。15實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和發(fā)還的實(shí)驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)保存到本門課程學(xué)習(xí)結(jié)束為止。實(shí)驗(yàn)一 空氣絕緣強(qiáng)度上的極性作用和極間障影響的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)高壓實(shí)驗(yàn)的安全技術(shù)；2學(xué)習(xí)工頻試驗(yàn)變壓器的應(yīng)用及其運(yùn)行辦法；3學(xué)習(xí)交、直流高電壓的測量方法；4從實(shí)驗(yàn)中闡明極不均勻電場下電極性和極間障對(duì)空氣間隙擊穿電壓的影響。二、理論簡悟空氣間隙抗電抗強(qiáng)度和其擊穿的發(fā)展過程的研究在高壓技術(shù)中具有實(shí)際

5、意義。當(dāng)間隙一定時(shí)，擊穿電壓和電場分布（均勻和不均勻?qū)ΨQ或不對(duì)稱）大氣條件，電壓作用時(shí)間，以及電場強(qiáng)度較大的電極極性等一系列因素有關(guān)。極不均勻電場的特征是電極間距離遠(yuǎn)大于電極本身曲率半徑，電暈電壓實(shí)際上和擊穿電壓相吻合。極不均勻電場的另一特點(diǎn)是電極形狀的改變，幾乎不影響擊穿電壓，只是當(dāng)電場分布不對(duì)稱時(shí)（極不對(duì)稱電場）擊穿電壓才出現(xiàn)有較大的差別，因此在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于極不均勻電場中擊穿電壓的估計(jì)常利用所謂典型電極（棒-棒、棒-極）的擊穿電壓對(duì)間隙距離曲線（兩電極幾何尺寸相差不多時(shí)，可利用棒-極曲線例如變壓器相間空氣距離，兩電極幾何尺寸相差很大時(shí)，可利用棒-極曲線例如變壓器接線端對(duì)油枕的空氣距離）

6、。在極不對(duì)稱電場中，擊穿過程的發(fā)展總開始于電場強(qiáng)度大的電極近旁，所以這個(gè)電極的極性不同，擊穿電壓也就有極顯著區(qū)別。在圖一中可以很明顯的看到具有極不對(duì)稱電場的棒-極間隙在正棒時(shí)擊穿電壓，遠(yuǎn)低于負(fù)棒是的擊穿電壓，而從電暈電壓來看棒極為正時(shí)則反較負(fù)棒時(shí)較高些，要說明這些現(xiàn)象不得不比較詳細(xì)的復(fù)習(xí)一下放電發(fā)展過程。不管棒極為正或者為負(fù)間隙擊穿以前，在棒極附近總首先出現(xiàn)電暈電壓隨間隙距離的變化（Uc：擊穿電壓，Ud：電暈電壓）電暈放電，也即是說在整個(gè)間隙中這一區(qū)域內(nèi)空氣介質(zhì)首先被破壞這里發(fā)生這里發(fā)生游離所形成的空間電荷對(duì)間隙擊穿過程是起助長或抑制的作用，就決定了棒極性不同，在同樣距離下?lián)舸╇妷阂簿陀泻艽蟛?/p>

7、別的結(jié)果。當(dāng)棒極為正時(shí)，棒極附近的正游子。使間隙原來電場較弱部分的電場強(qiáng)度加強(qiáng)了，這樣就有利于游離區(qū)域更向負(fù)極擴(kuò)張，容易使游離發(fā)展而形成全擊穿過程。當(dāng)棒極為負(fù)時(shí)，緊靠近棒極向負(fù)極遲緩移動(dòng)的正游子，使原來已經(jīng)較弱的電場區(qū)域更加削弱，亦即是對(duì)于跑向正極的電子來說，這些正游子，起掣動(dòng)作用。使游離區(qū)域難于向正極發(fā)展，不容易形成流注結(jié)果在同一間隙距離下。負(fù)棒擊穿電壓要比正棒高的多。正電暈和負(fù)電暈不論從其外部現(xiàn)象的視察或分析其放電機(jī)構(gòu)都是有本質(zhì)上的不同。形成自持的電暈放電所必需的二次電子來源，對(duì)于負(fù)棒主要是從負(fù)電極上釋放出來，（藉正游子撞擊陰極作用，特別是陰極表面的光游離，也可能是陰表面的冷放射）。而對(duì)于

8、正棒只有 放電距離圖1 在不同極性下棒一板間隙擊穿電壓依靠光電子所進(jìn)行的空間光游離作用才能形成自持的電暈放電。如果外施電壓為50周交流電壓，那么間隙的擊穿總在棒極為正的時(shí)候擊穿電壓應(yīng)接近于直流電壓正棒極的情形，但是空間電荷的形成與積累是需要一定時(shí)間的，亦即助長擊穿過程因素的形成不及正棒電壓時(shí)有利，所以正頻的擊穿電壓和負(fù)棒擊穿電壓差別就減少了一些可以想象到如果沖擊電壓作用下，其差別減少的更多。如果在空氣間隙中放置一層薄層固體介質(zhì)（極間隙），則離子的運(yùn)動(dòng)在此外受到阻礙，附著于極間隙的帶電質(zhì)點(diǎn)使電場分布發(fā)生變化，如果從改變電場分布的觀點(diǎn)來看間隙的作用，那么極間隙的絕緣強(qiáng)度如何是無關(guān)緊要的。事實(shí)上只在

9、電壓接近于擊穿電壓時(shí)，極間隙的絕緣強(qiáng)度才起重要作用。若兩電極的距離a不變，改變極間隙對(duì)棒極間距離，擊穿電壓和/a比值的關(guān)系如圖二所示。當(dāng)間隙中具有極間隙時(shí)，在極間隙向著棒極的一面，散步著和棒極同以符號(hào)的離子，此時(shí)極間隙至板極間的一段間隙中電場或多或少的接近于均勻電場。較大部分電壓也承受在這一部分間隙中，這個(gè)現(xiàn)象從圖二實(shí)驗(yàn)曲線中的下列事實(shí)充分的得到證實(shí)。在極間隙時(shí)，極性的影響在很大范圍內(nèi)是很了，而且他們擊穿電壓的數(shù)據(jù)也接近與極間隙至極板的均勻電場下的擊穿電壓。在圖中還可以看到，當(dāng)極間隙過分靠近電極時(shí)，極間隙的存在無顯著影響，當(dāng)正棒時(shí)極間隙使擊穿電壓大大提高，而負(fù)棒時(shí)，在較大的情況下，很大的范圍內(nèi)

10、極間隙反而降低了擊穿電壓。為了充分發(fā)揮提高擊穿電壓的作用通常極間隙的形狀，常使它接近于電場等位面，以減少極間障面電場表面分量。其位置希望靠近棒極，一般不小于1-3公分。 圖2 棒一極隙中極間障位置對(duì)擊穿電壓的影響（極間障為電纜紙）三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法實(shí)驗(yàn)室共有二套設(shè)備可以做本試驗(yàn)，二套設(shè)備的路線如下圖所示圖3a中若按圖中實(shí)線的接法，直流輸出電壓的極性為負(fù)的。若按虛線的接法，直流輸出電壓的極性為正。試驗(yàn)時(shí)直流擊穿電壓的讀數(shù)都是根據(jù)高壓試驗(yàn)變壓器TP1的初級(jí)電壓值換算的。換算需利用電壓校正曲線進(jìn)行。電極的支架采用Q-15求隙器配用針、板電極，如圖4所示。實(shí)驗(yàn)前必須熟悉試驗(yàn)設(shè)備（型號(hào)、規(guī)格、外形）。然

11、后完成實(shí)驗(yàn)接線。安裝好電極后關(guān)好安全門才能進(jìn)行加電壓操作，安裝電極時(shí)應(yīng)測量好極間的距離。（可利用設(shè)備本身的標(biāo)尺，也可以利用量具進(jìn)行）。圖3a T1 高壓試驗(yàn)變壓器 T2 調(diào)壓器 R 保護(hù)電阻 Sr 硅堆整流器 C 高壓電容器 V1 TP1測量電壓表 V2 靜電電壓表加壓前將將接地棒拆除，合電源開關(guān)，緩緩升壓，讀出開始放電時(shí)的電壓值。每一距離做三次。取平均值，每次均應(yīng)把電壓（調(diào)壓器）退到零位，過一段時(shí)間，再升電壓到放電。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容A. 測量交流（或直流）電壓的校正曲線。B. 測量不同電極形狀下間隙擊穿電壓。并確定它和間隙距離的關(guān)系曲線。記錄如下表所示：電極形狀電源類型和極性擊穿電壓間隙距離（m

12、m）直流I頻正極、負(fù)極、I頻直流、I頻 5123平均電極形狀電源類型和極性擊穿電壓間隙距離（mm）直流I頻正極、負(fù)極、I頻直流、I頻10123平均 20123平均 30123平均40123平均 50123平均C. 極間障對(duì)間隙擊穿電壓影響。 針一板極，固定a=50毫米。正棒一 負(fù)板間加入極間障（紙屏），繪制u =f（a1/a）曲線。間隙位置a1（ mm）40302520151052間隙位置a1/a*100%擊穿電壓（直流）擊穿電壓（工頻ef）擊穿電壓（工頻MAX）D.所有上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制在同一坐標(biāo)紙上，以便比較。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 合閘前應(yīng)先查調(diào)壓器是否在零位。2. 任何調(diào)節(jié)間隙距離或改變

13、接線時(shí)必須先行接地。3. 檢查接地棒（線）的接地是否可靠，注意電容器短時(shí)間接地后仍可能有殘余電荷。4. 任何事故下，首先切斷電源。接地后方可接觸設(shè)備以處理事故。六、思考題1. 如何繪制交直流高壓測量校正曲線？2. 用金屬板代替極間障其后果如何？ 有何實(shí)際意義?3. 極間障的厚度對(duì)放電電壓有何影響？4. 實(shí)驗(yàn)時(shí)是否要記錄大氣條件（氣壓、溫度、濕度）？為什么？實(shí)驗(yàn)二 沿面放電及絕緣油擊穿一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)了解在絕緣截至表面的放電現(xiàn)象，觀察三種典型絕緣結(jié)構(gòu)放電過程中的電暈，滑閃放電介質(zhì)表面完全放電現(xiàn)象。2、用均勻升壓法，求放電電壓誤差的分布曲線。3、學(xué)會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)油杯對(duì)變壓器進(jìn)行電氣擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)方

14、法。二、理論簡述電力系統(tǒng)中所有的高壓電器，如絕緣子、套管等是處在空氣中絕緣的破壞往往首先是沿固體介質(zhì)表面的空氣擊穿。因此對(duì)該類設(shè)備的沿面放電電壓（或稱閃絡(luò)電壓）應(yīng)提出一定的要求，使在正常工作時(shí)不應(yīng)因受過電壓作用而發(fā)生閃絡(luò)而導(dǎo)致電網(wǎng)的短路或設(shè)備的燒傷。在均勻的電場中若置入一塊介質(zhì)，雖然介質(zhì)的表面是沿電力線放置，但發(fā)現(xiàn)間隙的擊穿電壓會(huì)因介質(zhì)的置入大為降低，這與下列的因素有關(guān)：圖a 圖b1. 由于介質(zhì)與電極接觸不緊，易導(dǎo)致整個(gè)間隙的擊穿（圖a）2. 介質(zhì)表面不平和邊緣效應(yīng)引起電場不均勻。（圖b）3. 介質(zhì)表面有水份雜質(zhì)引起表面電場的畸變，因而實(shí)質(zhì)上二極間已是一不均勻電場。因而放電電壓降低。 工程實(shí)際

15、中最常見的是圖b情況下的沿面放電。 這是一種不均勻的電場，其特點(diǎn)為沿介質(zhì)的表面。 即有切線方向也有法線方向的電場力作用。沿圖放電有兩個(gè)階段：當(dāng)外加電壓值由零值逐漸上升時(shí)，在電極附近即產(chǎn)生電暈，隨著作用電壓數(shù)值的上升，電暈變得更激烈，光帶變的更亮。 這一階段的特點(diǎn)是電暈放電中火花的電壓降較大（火花通道的電阻值較大）。因此放電不易迅速向前發(fā)展推移。 當(dāng)電壓繼續(xù)上升電暈放電繼續(xù)發(fā)展， 即轉(zhuǎn)入沿面放電的第二階段，此時(shí)有新的熱游離因素占甚大的作用。 新生離子數(shù)目劇增，固體介質(zhì)表面的火花光線很亮，放電火花呈樹枝狀，隨著電壓的繼續(xù)上升，火花將甚易地向前迅速推移，放電聲音也與第一階段不同，帶有爆裂聲甚響。這種

16、現(xiàn)象標(biāo)志滑閃放電形成。熱游離過程的發(fā)展程度與火花通道中的電流有很大關(guān)系，通道中的電流數(shù)值愈大，熱游離發(fā)展必然愈劇烈，滑閃放電發(fā)展也愈快，二電極間的沿面放電電壓也將愈低。從圖b中也可以看出，流過介質(zhì)表面單位長度的表面電阻R的電流愈靠近電極就愈大。其中極附近的壓降也最大。也易產(chǎn)生熱游離正是由于表面電容C的分流作用使得沿表面的電流分布不均勻，而表面電阻R是均勻分布的，因而沿介質(zhì)表面的電電壓分布不均勻，C愈大，壓降愈大，則表面電流愈大，電壓分布愈不均勻，沿面放電電壓也就愈低。絕緣子沿面放電電壓（干閃電壓）受到很多偶然因素（隨機(jī)因素：如氣壓、氣溫、濕度、表面狀況）的影響，呈現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，因此確定絕

17、緣子的干閃電壓，需用統(tǒng)計(jì)的方法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用均勻升壓法求誤差的分布曲線，將一絕緣子加上交流高壓使其表面閃絡(luò)，若做50次N次，然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由小到大排列分成若干組，每組間隔的相等，若間隔中有即其概率為，若，間隙中有2次，即其概率則可得到光滑概率密度分布曲線D其上面數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值。求出標(biāo)準(zhǔn)偏差絕緣子閃絡(luò)電壓uu圖C圖D變壓器油在運(yùn)行中受到電場、溫度、濕度、氧氣、水分、雜質(zhì)等作用。其性能會(huì)逐漸變劣。主要表現(xiàn)為顏色變深（由微黃變?yōu)楹肿厣⑼该鞫纫诧@著降低），粘度變大，并有黑色油泥產(chǎn)生，這稱為變壓器油的老化。水份和雜質(zhì)等東西的存在將油的電阻降低，上升，耐電強(qiáng)度下降。因此，運(yùn)行中的變壓器油必須定期試

18、驗(yàn)，以保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。三、裝置說明1在平一板電極（薄銅板）上放一塊玻璃板，在玻璃板中放一可移的圓柱形電極，再使電極經(jīng)水電阻接到高壓電源上（如圖E）進(jìn)行測量沿面放電。圖E圖F圖G2. 在瓷管上安裝好絕緣子形電極（圖F）和套管形電極進(jìn)行測量沿面放電。3.用標(biāo)準(zhǔn)油杯測量變壓器油擊穿電壓。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1. 如圖E觀察在圓柱形電極周圍發(fā)生電暈的開始電壓（有聲紫色光圈）和滑閃放到介質(zhì)表面完全放電的過程。2. 如圖R、F、G接線，改變電極間的距離，求兩極之間沿距離和擊穿電壓關(guān)系曲線u=f（L+d），每點(diǎn)做三次取平均值。3. 按圖E接線，把圓柱電極，玻璃板換成絕緣瓷瓶，然后作瓶的干閃電壓，10次

19、、20次、30次，記錄其擊穿電壓數(shù)據(jù)，出電壓分布曲線。4. 在擦洗干凈的標(biāo)準(zhǔn)油杯（電極距離為2.5mm）內(nèi)注入變壓器油至離杯口20mm為止。靜放10分鐘，以消除油中存在的汽加壓試驗(yàn)，共擊穿5次。每次間隔13分鐘，每次用干靜棒除游離碳。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在下表：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析1. 幾種形式的沿面放電的路徑、特點(diǎn)各有什么不同？2. 繪制u=f（L+d）曲線和概率分布曲線。3. 計(jì)算絕緣子內(nèi)干閃電壓4. 變壓器油擊穿現(xiàn)象和沿面放電有何不同？思考題1. 空氣擊穿電壓為什么較沿面放電電壓高2. 提高提高沿面放電電壓的措施有哪些？3. 變壓器油擊穿機(jī)理是哪些？與氣體，沿面放電有何不同？擊穿電壓KV試樣

20、放電間隙長度cm1 2 3 4 5 6 7 8 9玻璃板123平均瓷管123平均變壓器油5次絕緣子1030次實(shí)驗(yàn)三 介質(zhì)損耗的測量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解QSI電橋的結(jié)構(gòu)和使用時(shí)的注意事項(xiàng)1. 掌握QSI電橋正、反接的測量方法。測量絕緣子和變壓的損正切角和電容量。2. 了解電場干擾對(duì)測量的影響以及用倒相法消除電場干影響的原理。原理接線圖T試驗(yàn)變壓器CX試品 CN標(biāo)準(zhǔn)電容器（50pf）G交流檢流器電阻箱電容箱E屏蔽放電器電橋平衡條件：計(jì)算可得取單位為微法時(shí)當(dāng)時(shí)三、實(shí)驗(yàn)裝置1.QS1電橋圖2為QS1電橋線路圖，電橋元件R3、R4、P、N、C組成一整體置于金屬盒內(nèi)。因?yàn)樵诜唇訒r(shí)這些元件均處于高電位。故

21、對(duì)接地外殼和旋鈕有絕緣支柱支持。電阻N為分流電阻，其值為100，當(dāng)試品電流小于0.01安時(shí)，將分流器旋鈕開關(guān)放在“0.01安”位置處，如試品的電容較大，可預(yù)先測量其電流而將分流器旋鈕調(diào)到適合的位置，此時(shí)R3 + P便接了一分流電阻，電橋平衡后，由電橋的R3和C4的指示值按下式計(jì)算: 圖2 QS1電橋接線圖P放電器 Rp滑線電阻式中n的數(shù)值可由下表查得,表中還給出了分流器各個(gè)位置所允許的被試品電容器:分流器旋鈕的位置(A)0.010.0250.060.151.25分流電阻n的數(shù)值()100+P6025104被試品的電容值(試驗(yàn)電壓為10KV時(shí))3000pf3000pf19400pf48000pf

22、0.08f40000pf0.4f2.標(biāo)準(zhǔn)電容器:QS1電橋所附的標(biāo)準(zhǔn)電容為空氣電容器,電容量為501微法, tg0.1%,工作電壓為10KV.3實(shí)驗(yàn)接線圖QS1電橋?qū)嶋H接線如圖3所示。圖3 QS1型電橋正接線法接線圖 圖3 QS1型電橋反接線法接線圖1分流器開關(guān)S1； 2g(%)調(diào)節(jié)旋鈕； 3極性轉(zhuǎn)換開關(guān)S1；4檢流計(jì)頻率調(diào)節(jié)； 5滑線電阻； 6R;調(diào)節(jié)旋鈕； 7檢流計(jì)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕; 8電源開關(guān);9檢流計(jì)； 10低壓法測量接線柱； 11電源插頭及接地端鈕四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按正接線法或反接線法測量接好線路。2.檢查接線無誤后，將被試品表面擦干凈，避免表面泄露影響再將檢流計(jì)開關(guān)（tg）放在“接通！

23、”的位置上，靈敏度放在零位。然后合上電源開關(guān)。升壓至10K，逐漸增大靈敏度，調(diào)節(jié)R3，使光帶減少，注意必須由最高電阻檔開始調(diào)起。當(dāng)繼續(xù)調(diào)節(jié)R3，光帶不變時(shí)，再調(diào)節(jié)C4(tg)旋鈕,使光帶寬度減小,同樣應(yīng)由最大檔開始,如果光帶寬度不大,其變化反應(yīng)不明顯時(shí),可逐漸增加靈敏度,使光帶寬度增大,但不要超過標(biāo)尺刻度的1/2,如調(diào)節(jié)C4(tg)時(shí)光帶變化,再調(diào)節(jié)R3，如此反復(fù),直到靈敏度為10和光帶寬度接近未接試品時(shí)的寬度（約1-3mm）為止,再將檢流器（tg）開光放在“接通2”位置，如光帶不擴(kuò)展，證明無磁場干擾，將靈敏度退回零位，切除電源，計(jì)下測量結(jié)果,然后將R3和C4各旋鈕退到0位,準(zhǔn)備下次試驗(yàn).3.

24、接通并高干擾電壓,在有電場干擾的請(qǐng)況下調(diào)節(jié)電橋平衡記下讀數(shù),然后用倒相開關(guān)將電源電壓倒相,再調(diào)節(jié)電橋平衡,記下讀數(shù),根據(jù)兩次測量數(shù)據(jù),計(jì)算測量結(jié)果。4實(shí)驗(yàn)完畢，切除總電源，拆除接線，使電橋恢復(fù)原狀，清理并歸還儀表。五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析1.無干擾電源實(shí)測法計(jì)算法備注C4R3tgCx正接法反接法2有干擾電源實(shí)測值計(jì)算值實(shí)際值C4R3tgCx倒相前tg= Cx倒相后干擾電壓KV3.結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)四 電纜中的波過程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.。研究行波在電纜結(jié)點(diǎn)上的折反射和多次反射。2學(xué)習(xí)測量電纜波阻抗和波速方法，并描繪結(jié)點(diǎn)波形。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測量電纜的波阻抗。2給定波速度，測量電纜長度，或者給定電纜長茺測定波

25、度。3觀察和描繪不同參數(shù)配合時(shí)，多次反射后結(jié)點(diǎn)電壓的波形。三、實(shí)驗(yàn)線路及設(shè)備1實(shí)驗(yàn)設(shè)備：瞬變現(xiàn)象分析儀（示波器結(jié)構(gòu)形式），高頻電阻箱二個(gè)，單芯電纜。2實(shí)驗(yàn)接線瞬變現(xiàn)象分析儀面板各旋鈕作用：1示波管； 2、3水平偏轉(zhuǎn)旋鈕； 4、5垂直偏轉(zhuǎn)；6亮度； 7聚焦； 8-矩形波幅值微調(diào)； 9截?cái)嗖刂疲?0波頭電阻； 14選擇波段開關(guān)； 15波尾電容； 16時(shí)標(biāo)； 17掃描20 四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉瞬變現(xiàn)象分析面板上各旋鈕作用，并學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)矩形波方法。2. 按實(shí)驗(yàn)接線圖接好電路連線。3. 測量電纜的衰減系數(shù)和波度。使R0 = 0,R2 = ，加一定幅值的矩形波，觀察電纜首、末端（A 點(diǎn)、B 點(diǎn)）的波形和

26、記錄其幅值，利用波發(fā)生器內(nèi)時(shí)標(biāo)（1擋）確定波在電纜中行進(jìn)時(shí)間T，計(jì)算衰減系數(shù) （UB=aUA）和波速m4.測量電纜波阻抗按接線圖聯(lián)接，將Rf = 0，觀察B點(diǎn)波形，改變R2值直至B點(diǎn)波形與波發(fā)生器輸出波形(A點(diǎn))相似，表示波在B點(diǎn)無反射，讀下R2的數(shù)值，則Z0=R2。5從測量和計(jì)算的結(jié)果Z0和V計(jì)算電纜分布參數(shù)L0、C0 。6.按目錄一的幾種情況下多次放射后結(jié)點(diǎn)電壓波形進(jìn)行觀測記錄。a）Z1 Z2 結(jié)點(diǎn)電壓波形b）Z1 Z0 Z0 Z2 結(jié)點(diǎn)電壓波形d）Z1Z0 Z2 結(jié)點(diǎn)電壓波形五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論分析六、思考題：1. 如何觀察和測量的反射波波形和幅值？2. 如何利用正弦波形時(shí)標(biāo)測定反射中各次間

27、隔時(shí)間?3. 波由電纜向電阻R1投波，在A點(diǎn)所發(fā)生的折射應(yīng)如何考慮波發(fā)生器的影響，在什么條件下這種影響可以不計(jì)？附錄一：在何種情況下多次反射后結(jié)點(diǎn)電壓波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)線等效于U0的電壓波在三個(gè)串聯(lián)分布參數(shù)線路上的傳布，二邊為無限長線路，其波阻抗為Z1、Z2，中間是有限長線段，其波阻抗為Z0，在波Z0上傳播所需時(shí)為T 其中： U（t）為侵入的矩形波，幅值為Uo10為波從Z1到Z002為波從Z0到Z2時(shí)在節(jié)點(diǎn)B的折射系數(shù)。01為波從Z0到Z1時(shí)在節(jié)點(diǎn)A的反射系數(shù)。02為波從Z0到Z2時(shí)在節(jié)點(diǎn)B的反射系數(shù)。01為波從Z0到Z1時(shí)在節(jié)點(diǎn)A的折射系數(shù)。在多次反射過程中：A點(diǎn)到B點(diǎn)電壓UA=10U(t)+ 1

28、002（1+01）U(t+2)+ 1002（1+01）0102U(t+4)+UB=1002(t-)+ 10020102U（t-3）+1002201202U（t-5）+下面分四種不同參數(shù)分配情況，繪制直角波侵入時(shí)，在A點(diǎn)與B點(diǎn)多次反射后的波形。（一）Z1 Z2 見圖（一）取 Z0=75 Z1=5 Z2=20 則 01= 0.9 02= 0.6 01= （1+01）=0.1 02= （1+02）=0.410= （101）=1.9（二）Z1 Z0 Z0 Z2 見圖（三）取 Z0=75 Z1=600 Z2=20 則 01= 0.78 02= 0.58 01= （1+01）=1.78 02= （1+02

29、）=0.42 10= （101）=0.22 圖3（四）Z1Z0 Z2 見圖（四）取 Z0=75 Z1=900 Z2=20 則 01= 0.58 02= 0.85 01= （1+01）=0.42 02= （1+02）=1.85 10= （101）=1.58 圖4 以上幾種情況得到以下結(jié)論1.當(dāng)多次折反射后，Z0相當(dāng)于被短路，這時(shí)VA = VB，數(shù)值按Z1與Z2直接串聯(lián)考慮，UA與UB的最終狀態(tài)穩(wěn)定電壓總是為,但Z1、Z0、Z2參數(shù)不同時(shí)，電壓變化規(guī)律不同。2.UA與UB的波形變化規(guī)律分二類（多次反射情況下）： （一）呈階梯類，單調(diào)遞增或遞減，這種情況下B01與B02符號(hào)相同，也即Z1、Z0、Z2

30、三個(gè)串聯(lián)波阻抗值大小規(guī)律是中間大，二頭小或二頭大，中間小。 （二）呈振蕩形，圍繞著最終穩(wěn)態(tài)電壓振蕩而達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，在這種情況下，B01與B02符號(hào)不同，也即Z1、Z0、Z2三個(gè)波阻抗的數(shù)值按順序逐個(gè)增大或減小。 （三）當(dāng)Z2 = Z0時(shí) , U02 = 0 ，則UA、UB的計(jì)算式子中除一項(xiàng)外，其余各項(xiàng)都為零，即在這種情況下不產(chǎn)生多次反射，UA與UB的波形與U0相似，只是幅值有變化，實(shí)驗(yàn)中正是根據(jù)這個(gè)道理，調(diào)節(jié)R2的數(shù)值與Z0相等。 附錄二 接地電阻的測量一、原理如圖 33一般測量接地裝置的電阻在接地裝置上通一個(gè)電流I，再測出此電流過接地裝置所形成的壓降V，然后根據(jù)即所求出接地裝置的電阻R.顯然為

31、了使接地裝置上有電流通過，必須離被測接地網(wǎng)一定距離出設(shè)一電極作為電流的通路此電極稱為電流極。而為了測當(dāng)電流流過被測地網(wǎng)所形成的壓降。必須再在適當(dāng)?shù)牡胤搅汶娢粎^(qū)埋設(shè)一電極來進(jìn)行測量，此電極稱為電壓極。1地網(wǎng) 2電壓極 3電流極圖1 接地電阻測量原理圖二、ZC8型接地電阻測量儀使用及說明ZC8型接地電阻測量儀適用于直接測量各種接地裝置的接地電阻值。 其基本結(jié)構(gòu)是由于手搖發(fā)電機(jī)。電流互感器，滑線電阻及檢流計(jì)等所組成。 全部機(jī)構(gòu)裝置鋁合金鑄造的攜帶式外殼內(nèi)，人、附件有接地探測針及聯(lián)接導(dǎo)線，裝于附件袋內(nèi)，其測量接地網(wǎng)電阻如下:1. 如圖2接地，沿被測接地極E1 使點(diǎn)位探測針P1和電流探測針C1，依直線彼

32、此相距20米，且點(diǎn)位探測針P1系插入接地極E1 和電流探測針C1之間。2. 用導(dǎo)線將E1、P1、C1聯(lián)于儀表相應(yīng)的端。3. 將儀表放置水平位置，檢查檢流計(jì)的指針是否指于中心線上否則可用零位調(diào)正器將其調(diào)正于中心線。4. 將“倍率標(biāo)度”置于最大倍數(shù)，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)的擺把。同時(shí)旋動(dòng)測量標(biāo)盤，使檢流計(jì)的指針指于中心線。5. 當(dāng)檢流計(jì)的指針接近平衡點(diǎn)時(shí)，加快發(fā)電機(jī)搖把的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到每分鐘120轉(zhuǎn)以上，調(diào)正“測量標(biāo)度盤”使指針指于中心線上。 圖2 ZC-8型測接地裝置接地電阻接線圖6. 如“測量標(biāo)度盤”的讀書小于1時(shí)， 應(yīng)將倍率標(biāo)度置于較小的倍數(shù)， 再重新調(diào)正“測量標(biāo)度盤”以得到正確的讀書7. 用“測量

33、標(biāo)度盤”的讀書乘以倍率標(biāo)度的倍數(shù)即為所測的接地電阻值。 40 附表二 正常絕緣電器設(shè)備的工額試驗(yàn)電壓額定電壓KV有效最高工作電壓KV有效絕緣一分鐘試驗(yàn)電壓KV有效 外部絕緣承受住的試驗(yàn)電壓（均勻升壓）KV有效電力變壓器電壓互感器高 電壓 流電 互器 感和 器操桿作和測量桿單 和獨(dú)試 絕驗(yàn)的 緣套管 子干 燥 狀 體淋漓狀態(tài)負(fù)荷開關(guān)隔離開關(guān)分閘位置同極觸頭之間熔斷觸頭之間的間隔高壓電氣電力變壓器和互感器單獨(dú)試驗(yàn)的套管和絕緣子戶外裝置的變壓器高壓電氣。套管和絕緣子。1234567891011361015(20)35601101542203.56.911.517.52340.569126177252

34、182535455585140200275400243242556595140200205400243242553595155250/200320/275470/40036486382100150235253242576810016526534049028405370851302153556067526344560701051702803555202736476375110180295375550202634455588140215290425注:(1)第811欄中試驗(yàn)電壓值適用于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（氣壓360mmHg汞柱，溫度20絕對(duì)溫度119/m3） 如果試驗(yàn)時(shí)大氣條件和標(biāo)準(zhǔn)條件不符，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)電

35、壓進(jìn)行校正。 (2)第5欄中斜線下的數(shù)值，適用于外部絕緣能分開試驗(yàn)的油浸式，電氣設(shè)備的內(nèi)部絕緣。附錄三 國家標(biāo)準(zhǔn)編 GB31164 高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)方法摘要 附錄一 正常絕緣設(shè)備的沖擊記驗(yàn)電壓額定電壓最高工作電壓內(nèi)部絕緣試驗(yàn)電壓（KV）外部絕緣試驗(yàn)電壓（KV）高壓電器和電流互感器，試驗(yàn)中帶激磁的電力變壓器，電壓互感器和分電電抗器試驗(yàn)中不帶激磁的電力變壓器，電壓互感器和分電電抗器高壓電器電力變壓器和互感器高壓電器電力變壓器和互感器獨(dú)試驗(yàn)的套管和絕緣子負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)分閘位置同極頭之間和熔斷器取下熔斷管觸頭之間間隔KV有效KV有效全波載波全波 載波全波 載波全波123456 78

36、9103610152035601101542203.56.911.517.52340.56912617725242577510012018030042558583543.56080100130200330480660945507090120150225390550760109042 5057 7075 90100 120120 150135 230320 400460 570680 785900 113044 5260 7380 100105 125125 158195 240335 420480 600660 825950 11905065901151402203755707901100注：

37、第610行欄中試驗(yàn)電壓值適用于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（氣壓760mmHg汞柱，溫度20絕對(duì)濕度11g/m2）如試驗(yàn)時(shí)大氣條件和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓不符，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行校正。附錄四 球間隙的放電電壓（千伏最大值）1. 工頻電壓 2. 負(fù)極性沖擊電壓 3. 負(fù)極性直流電壓球接地 壓力760mmHg 溫度20距離（公分）球 徑（公 分）256.251012.515250.052.40.14.40.156.30.28.23.00.311.50.414.814.314.20.518.016.916.716.50.621.020.420.20.723.90.826.626.326.20.929.0131.232.031.9

38、31.631.531.3311.235.137.637.51.438.543.043.51.540.01.641.448.148.41.844.053.053.6246.257.458.259.159.259.2592.261.563.12.465.367.42.567.269.672.072.672.672續(xù)附錄四 球間隙的放電電壓（千伏最大值）1. 工頻電壓 2. 負(fù)極性沖擊電壓 3. 負(fù)極性直流電壓球接地 壓力760mmHg 溫度20距離（公分）球 徑（公 分）256.251012.51525375.479.184.185.285.5863.582.487.595.297.298.148

39、8.494.81051091161124.5(93.5)1011151191225(98.0)(107)1231291321375.5(110)1311381436(116)1381461521616.514415416171501621691847.51551681778(1601741852059(166177)195209243(204)219260(212)(220)275(233)289(245)302(253)314附錄五 球間隙的放電電壓（千伏最大值）1. 正極性沖擊電壓 2. 正極性直流電壓壓力760mmHg 溫度20距離（公分）球 徑（公 分）256

40、.251012.5152514.314.216.916.116.520.420.226.326.231.631.631.33132.031.932.831.643.343.145.645.645.549.049.054.454.659.159.259.25959.460.064.265.068.869.772.872.572.671.072.385.685.785.68681.183.497.498.698.790.093.410011111111297.5103120123124(104)110130134136138(109)(117)139144147續(xù)附錄五 球間隙放電電壓（千伏最大值

41、）1. 正極性沖擊電壓 2. 正極性直流電壓壓力760mmHg 溫度20距 離公 分球徑公分256.251012.51525（123）148154158162（128）156163168163172178187170180187176188196218186202212232195（214）226252（224）238252（232）（249）290（260）306（269）321（275）333348372（393）（410）（424）（430） 高電壓技術(shù)習(xí)題與思考題1. 氣體中的自由電荷是怎樣產(chǎn)生的？2. 氣體放電電流與金屬導(dǎo)體中的電流是否相同?電子在電場中運(yùn)動(dòng)得到的能量是從哪里來的？為

42、什么？題(3) 題（4）3. 上圖（3）中，當(dāng)從陰極發(fā)射出一個(gè)電子，在電場作用下電子崩發(fā)展過程中電流表A1、A2是否有讀數(shù)：什么情況下A1、A2都有讀數(shù)，是否都是相等？4. 上圖（4）中，兩電極開聯(lián)密封在一容器中，S1=10cm，S2=40cm。問在多大氣壓下，氣隙S2先放電？（利用0=f（ps）曲線）5. 如題（4）圖所示，當(dāng)容器內(nèi)的氣壓P=0.03mmHg，S1=66cm，S2=33cm。間隙介質(zhì)為空氣，試問當(dāng)電源電壓逐漸上升時(shí)那個(gè)間隙才能擊穿？6.對(duì)均勻電場和不均勻電場的氣隙放電電壓作一定性比較（擊穿電壓高低，放電電壓的分散性及極性），用什么方法使氣隙的放電電壓的分散性減少？7. a屏障

43、能不能提高棒棒氣隙的擊穿電壓？b有鋼質(zhì)的均勻電場，電極間的距離a=1cm，氣體介質(zhì)為空氣，溫度t=25，欲使間隙能承受50KV直流電壓，試問間隙中的氣壓或真空度等于多少？又假若間隙中的氣壓為0.69mmHg時(shí)，這個(gè)間隙能夠承受多少電壓？題（8） 題（10）8.在一均勻電場中，加一屏障如上圖（8）所示，電極之間的距離a=3cm，間隙中氣體的擊穿電場場度E=30KV/cm，屏障為固體介質(zhì)，其抗電強(qiáng)度為300KV/cm，試問間隙的擊穿電壓？屏障的效果如何？說明其原因？（=0.2cm，T=4）。9試比較電子崩，流光通道和主放電通道的發(fā)展速度？10上圖（10）所示，棒間隙和球間隙并聯(lián)，且放間隙的50%，放電電壓相等（1.5/4.0波），試問到所加電壓比50%放電電壓高的沖擊電壓那個(gè)間隙先放電？如所加電壓比50%放電電壓低一點(diǎn)，那個(gè)間隙先放電？11屏障能否提高棒棒氣隙的擊穿電壓？為什么？12今有一針對(duì)平板電極，