高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 : 避雷器試驗(yàn) 沖擊電壓試驗(yàn)時(shí) 間 : 四川大學(xué)教學(xué)周11周星期三早上學(xué) 院 : 電氣信息學(xué)院專 業(yè) : 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) : 電氣工程及其自動(dòng)化109班 學(xué) 號(hào) : 1143092012 姓 名 : 陳寶平 手 機(jī) ：實(shí)驗(yàn)一 避雷器試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾y型避雷器的種類、型號(hào)、規(guī)格、工作原理及不同種類避雷器的結(jié)構(gòu)和適用范圍，掌握閥型避雷器電氣預(yù)防性試驗(yàn)的項(xiàng)目、具體內(nèi)容、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)接線圖2-1 絕緣電阻測(cè)試接線圖 圖2-2 FS型避雷器工頻放電實(shí)驗(yàn)接線圖（a）微安表接在避雷器處 （b）微安表接在試驗(yàn)變壓器尾端

2、圖2-3 FZ型避雷器工頻放電實(shí)驗(yàn)接線圖三、實(shí)驗(yàn)步驟1、FS-10型避雷器試驗(yàn)（1）絕緣電阻檢查測(cè)試接線如圖2-1所示，測(cè)試前應(yīng)把避雷器表面清潔干凈，檢查有無(wú)外傷，兩端頭有無(wú)松動(dòng)及銹蝕。測(cè)試時(shí)避雷器應(yīng)豎放，先檢查兆歐表的零位和最大偏轉(zhuǎn)位，然后夾好接線，以120轉(zhuǎn)/分的速度勻速搖轉(zhuǎn)兆歐表，讀取穩(wěn)定的讀數(shù)。所測(cè)得的絕緣電阻如果小于2500M，可能是避雷器瓷套密封不良引起內(nèi)部受潮所至。（2）工頻放電電壓測(cè)試測(cè)試接線如圖2-2所示，試驗(yàn)電路中應(yīng)設(shè)保護(hù)電阻R，用來(lái)限制擊穿放電時(shí)的放電電流，試驗(yàn)步驟：檢查接線正確后，接通電源；合上高壓試驗(yàn)開(kāi)關(guān)，勻速升壓（2kv/s），直至避雷器擊穿放電，并記錄此時(shí)的電壓值

3、，然后將調(diào)壓器電壓降至零，斷開(kāi)高壓試驗(yàn)開(kāi)關(guān)；重復(fù)步驟三次，每次間隔時(shí)間不小于1min，取三次放電電壓平均值為此避雷器的工頻放電電壓；切斷電源。2、FZ-15型避雷器試驗(yàn)（1）絕緣電阻檢查測(cè)試方法與測(cè)FS型避雷器絕緣電阻時(shí)相同，所不同的是因FZ型避雷器火花間隙上并聯(lián)有均壓電阻，故所測(cè)得的值比FS型要小得多。（2）泄漏電流及非線性系數(shù)的測(cè)試測(cè)試接線如圖2-3所示，注意高壓硅堆的方向應(yīng)使試驗(yàn)電壓呈負(fù)極性，保護(hù)電阻R應(yīng)使避雷器放電時(shí)的放電電流不大于硅堆最大允許電流，試驗(yàn)步驟：檢查接線正確后，接通電源；合上高壓試驗(yàn)開(kāi)關(guān)，勻速升壓（2kv/s）至U1，記錄此時(shí)的電導(dǎo)電流（I1），然后繼續(xù)勻速升壓至U2，并

4、記錄此時(shí)的電導(dǎo)電流（I2），完畢后將電壓降至零，斷開(kāi)高壓試驗(yàn)開(kāi)關(guān)，切斷電源；放電，對(duì)濾波電容。一般先通過(guò)電阻放電，然后再直接放電并掛上接地線。實(shí)現(xiàn)條件一、避雷器1、避雷器的結(jié)構(gòu)與等值電路圖1-1 FS型避雷器結(jié)構(gòu)及 圖1-2 FZ型避雷器 電路示意圖 電路示意圖 2、避雷器閥片（工作電阻）的伏安特性曲線圖1-3 非線性電阻的伏安特性曲線二、儀器設(shè)備1、50/5試驗(yàn)裝置一套2、水阻一只3、微安表一只、電壓表一只4、濾波電容一只5、高壓硅堆一只6、高壓靜電電壓表一只7、FS-10型避雷器一只8、FZ-15型避雷器一只數(shù)據(jù)處理與誤差分析一、數(shù)據(jù)處理為了方便在matlab 中對(duì)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的使用與處理

5、，將實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)寫(xiě)在Excel 表中，然后在matlab 中載入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相關(guān)處理。1.絕緣電阻與工頻放電電壓（1）測(cè)量所得數(shù)據(jù)表1-1 絕緣電阻與工頻放電電壓測(cè)量值（FS-10額定電壓10 kV）合理絕緣電阻（M）絕緣電阻R（M）工頻放電電壓（kV）FS-10型FZ-15型FS-10型FZ-15型FS-10型>2500>500350070030（2）FS型避雷器的參數(shù)表1-2 FS型避雷器的工頻放電電壓值額定電壓（kV）3610工頻放電電壓（kV）大修后91116192631運(yùn)行中81215212333（3）數(shù)據(jù)分析從以上表格，可以知道FS-10型避雷器的絕緣電阻與工頻放電

6、電壓是在允許的范圍內(nèi)，而FZ-15型避雷器的絕緣電阻值也是符合要求的，故可以判斷兩個(gè)被試品是合格的。2.FZ-15型避雷器泄漏電流及非線性系數(shù)的測(cè)試2.1 閥片的伏安特性閥片的伏安特性式為：U=CI （1-1）其中，C為材料系數(shù) 為非線性系數(shù)，普通型閥片的0.2、磁吹型閥片的0.24、FZ型避雷器因均壓電阻的影響，其整體0.350.45，其伏安特性曲線如圖1-3所示。2.2 非線性系數(shù)的計(jì)算=lg(U2U1)lg(I2I1) （1-2）由于采用式（1-2）的方法計(jì)算非線性系數(shù)帶來(lái)的誤差比較大，為了更準(zhǔn)確地計(jì)算FZ-15型避雷器的非線性系數(shù)，將式（1-1）進(jìn)行線性變形，然后使用線性擬合的方法求取

7、。 lgU=lgI+lgC （1-3）令lgU=y , lgI=x, lgC= ，則 y=x+ （1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1-3 FZ型避雷器的伏安特性測(cè)量值與matlab處理值編號(hào)交流電壓U2/(kV)整流電壓Ud /(kV)電導(dǎo)電流I/(A)lgI（A）lgU(kV)156.50201.300.81267.80301.480.89379.111002.000.964810.411252.101.025911.712002.301.0761013.002502.401.1171215.614302.631.19812.316004502.651.20（2）線性擬合 lgU=f(lgI) 特性曲線圖擬合

8、的直線表達(dá)式 lgU=0.2747 lgI+0.4539亦即，0.2747，=lgC0.4539（3）U=f(I) 特性曲線根據(jù)線性擬合的結(jié)果，作出擬合的U=CI特性曲線，并與實(shí)驗(yàn)特性曲線進(jìn)行比較。從下圖中，可以看出擬合的結(jié)果可以很好地反映閥片特性曲線的趨勢(shì)。二、模型建立與誤差分析為了對(duì) lgU與lgI之間的線性相關(guān)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，并檢驗(yàn)基于擬合方法所求的非線性系數(shù)的可靠性，建立線性回歸模型進(jìn)行分析。 1、回歸系數(shù)分析表2-1 回歸系數(shù)及其置信區(qū)間序號(hào)回歸系數(shù)向量bb的置信區(qū)間10.4539(0.3485, 0.5593)20.2747(0.2258, 0.3235)2、殘差分析表2-2 殘差

9、及其置信區(qū)間序號(hào)殘差殘差的置信區(qū)間10.0019(-0.0484 , 0.0522)20.0327(-0.0117 , 0.0772)3-0.0439(-0.0892 , 0.0013)4-0.0126(-0.0774 , 0.0523)5-0.0175(-0.0801 , 0.0452)60.0017(-0.0627 , 0.0661)70.0162(-0.0412 , 0.0735)80.0215(-0.0332 , 0.0761)表2-3 統(tǒng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)量R2FP統(tǒng)計(jì)值0.9693189.525203、殘差圖從表2-3中，可以知道 相關(guān)系數(shù)R2=0.9693，可見(jiàn) lgU 與 lgI 的線性

10、相關(guān)性極強(qiáng)，因此可以認(rèn)為基于線性擬合的方法是合理的。而從殘差圖，可以看出殘差基本穩(wěn)定在0值上下，并且沒(méi)有出現(xiàn)異常點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)避雷器的工作原理與閥片的伏安特性有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，這是對(duì)理論課的一種補(bǔ)充和實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我也鍛煉了動(dòng)手操作的能力。希望以后能有更多的機(jī)會(huì)可以進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，以利于對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)。附錄附錄一 MATLAB程序function hvoltage()labdata=xlsread('C:UserstoshibaDesktoplabdata.xlsx','sheet2','a1:b8')I=labda

11、ta(:,2);m=16/12.3;U=labdata(:,1)*m;I=log10(I);U=log10(U);%plot(I,U,'b',I,U,'*b'); figure(1)a= polyfit(I,U,1); %線性擬合yfit=poly2str(a,'lgI')b=polyval(a,I); r= sum(U-b).2)/8plot(I,U,'*r',I,U,'r',I,b,'*b',I,b,'b');title('lgu=f(lgi)曲線');xlabe

12、l('lgi/A');ylabel('lgu/V');legend('試驗(yàn)散點(diǎn)圖','試驗(yàn)特性曲線','線性擬合散點(diǎn)','線性擬合直線'); figure(2)i=labdata(:,2);m=16/12.3;u1=labdata(:,1)*m;alpha=a(1);C=10a(2);u=C*i.alpha;i2=20:10:450u2=C*i2.alpha;plot(i,u1,'or',i,u1,'r',i,u,'*b',i2,u2,'b&#

13、39;)title('u=f(i)曲線');xlabel('i/A');ylabel('u/V');legend('試驗(yàn)散點(diǎn)圖','試驗(yàn)特性曲線u=f(i)','擬合的散點(diǎn)圖','擬合的特性曲線u=Cia'); hold onI2=labdata(:,2);m=16/12.3;U2=labdata(:,1)*m;plot(I2,U2,'or',I2,U2,'r'); figure(3) %一次回歸分析x=I;x=ones(8,1) x;y=U;b bi

14、nt r rint stats=regress(y,x,0.05)rcoplot(r,rint);附錄二 避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)表1 FS型避雷器的工頻放電電壓值額定電壓（kV）3610工頻放電電壓（kV）大修后91116192631運(yùn)行中81215212333表2 FZ型避雷器的直流泄漏試驗(yàn)電壓及電導(dǎo)電流值額定電壓（kV）361015203040試驗(yàn)電壓（kV）U1-8101216U2461016202432U2時(shí)電導(dǎo)電流（A）450650400600實(shí)驗(yàn)二 沖擊電壓試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉀_擊電壓發(fā)生器的功能及技術(shù)要求，了解其工作原理、系統(tǒng)組成、具體結(jié)構(gòu)、以及相關(guān)操作，明確沖擊電壓試驗(yàn)的有關(guān)注

15、意事項(xiàng)，掌握完整的操作流程和操作技能，初步具備開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)的能力。二、儀器設(shè)備1、沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)，一套沖擊電壓發(fā)生器2、空氣間隙一副3、溫濕度表一只4、銅卷尺一只5、其它輔材輔件若干三、實(shí)驗(yàn)接線1、雷電沖擊標(biāo)準(zhǔn)電壓波的實(shí)驗(yàn)接線（1）設(shè)備布局：沖擊電壓發(fā)生器本體、被試品、測(cè)量分壓器呈三角形布局，注意周圍空氣間隙，避免周圍存在尖端物體。（2）高壓接線：將沖擊電壓發(fā)生器本體、被試品、測(cè)量分壓器用無(wú)暈導(dǎo)線連接。（3）地線接線：沖擊電流回路地線用100的寬銅帶連接，并在本體接地點(diǎn)處與公共地網(wǎng)連接；其它工作接地視工作電流確定；保護(hù)接地用途4的普通編織銅線連接。（4）工作電源：本體工作電源接于AC380V

16、；測(cè)控系統(tǒng)工作電源接于AC220V。2、沖擊電壓截波的實(shí)驗(yàn)接線在雷電沖擊標(biāo)準(zhǔn)電壓波的實(shí)驗(yàn)接線的基礎(chǔ)上，將截波裝置在本體周圍選點(diǎn)布置，保證設(shè)備凈距，避免電場(chǎng)干擾，然后與本體連接。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、原理說(shuō)明1.1 沖擊電壓的波形及其參數(shù)（1）雷電沖擊電壓全波波形 參數(shù) T1/T2=1.2/50 s 精度要求：峰值±3% ，T1±30% , T2±20%（2）沖擊電壓截波波形參數(shù) T1/ Tc =1.2/25 s 精度要求：T1±30%, Tc=25 s1.2 沖擊電壓的產(chǎn)生及測(cè)量（1）沖擊電壓的產(chǎn)生通過(guò)調(diào)整沖擊電壓回路的充電電阻和放電電阻的大小，可以分別調(diào)整沖

17、擊電壓波的波前時(shí)間和波尾時(shí)間，從而可以得到標(biāo)準(zhǔn)的雷電沖擊電壓全波和沖擊電壓操作波。 將截波裝置并聯(lián)于沖擊電壓回路，可以獲得相應(yīng)的沖擊電壓截波。 調(diào)整波頭電阻，并將陡化裝置并聯(lián)于沖擊電壓回路，可以獲得相應(yīng)的沖擊電壓陡波。（2）沖擊電壓的測(cè)量沖擊電壓的測(cè)量一般使用專用的沖擊分壓器+測(cè)量電纜+數(shù)字存儲(chǔ)示波器+峰值電壓表，如果要對(duì)沖擊回路電流進(jìn)行測(cè)量，需要加入無(wú)感分流器和相應(yīng)的測(cè)量電纜。2、具體步驟1.1現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)識(shí)和了解沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)1.2雷電沖擊標(biāo)準(zhǔn)電壓的實(shí)現(xiàn)（1）按要求完成系統(tǒng)接線，并確認(rèn)接線正確（2）開(kāi)啟峰值表、示波器，然后開(kāi)啟控制主機(jī)，進(jìn)入控制界面，開(kāi)啟測(cè)量程序，進(jìn)入測(cè)量界面，完成測(cè)量參數(shù)的設(shè)

18、置，測(cè)量系統(tǒng)聯(lián)機(jī)。然后完成控制參數(shù)設(shè)置，發(fā)警鈴信號(hào)。（3）逐漸加壓充電，然后完成促發(fā)放電，獲取實(shí)驗(yàn)波形及參數(shù)，完成一次實(shí)驗(yàn)循環(huán)。（4）完成停機(jī)步驟，裝置接地操作并確認(rèn)，鎖定系統(tǒng)。（5）聽(tīng)從實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人命令，掛號(hào)接地線。（6）環(huán)境恢復(fù)，暫停流程。1.3沖擊電壓截波的實(shí)現(xiàn)（1）按要求完成系統(tǒng)接線，并確認(rèn)接線正確（2）開(kāi)啟峰值表、示波器，然后開(kāi)啟控制主機(jī)，進(jìn)入控制界面，開(kāi)啟測(cè)量程序，進(jìn)入測(cè)量界面，完成測(cè)量參數(shù)的設(shè)置，測(cè)量系統(tǒng)聯(lián)機(jī)。然后完成控制參數(shù)設(shè)置，發(fā)警鈴信號(hào)。（3）逐漸加壓充電，然后完成促發(fā)放電，獲取實(shí)驗(yàn)波形及參數(shù)，完成一次實(shí)驗(yàn)循環(huán)。（4）完成停機(jī)步驟，裝置接地操作并確認(rèn)，鎖定系統(tǒng)。（5）聽(tīng)從實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人命令，掛號(hào)接地線。（6）環(huán)境恢復(fù)，暫停流程。數(shù)據(jù)處理與誤差分析一、數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)雷電沖擊電壓全波波形參數(shù)峰值電壓UP/kV波前時(shí)間T1/s半峰值時(shí)間T2/s-252.661.1242.48沖擊電壓截波波形參數(shù)峰值電壓UP/kV波前時(shí)間T1/