第四章 高壓試驗(yàn)設(shè)備及高電壓的測(cè)量.ppt

1、第四章高壓測(cè)試設(shè)備和高壓測(cè)量、高壓測(cè)試設(shè)備是產(chǎn)生各種高電壓(例如交流電、直流電和沖擊)的測(cè)試設(shè)備，它產(chǎn)生各種波形高電壓，可用于模擬電氣設(shè)備在工作中所能收到的各種作用電壓。進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)，測(cè)試承受這種高壓作用的絕緣能力。第一節(jié)穩(wěn)定高壓試驗(yàn)設(shè)備及其測(cè)量，1，交流高壓試驗(yàn)設(shè)備1。高壓試驗(yàn)變壓器，圖4-1工頻耐壓試驗(yàn)接線，T試驗(yàn)變壓器AV -調(diào)節(jié)器F-保護(hù)球間隙R1 -保護(hù)電阻R2 -球間隙保護(hù)電阻，高壓(2)絕緣公差小。(3)運(yùn)行時(shí)間短。(4)泄漏電阻大。(5)容量小。類型：U受試者試驗(yàn)電壓，kv；CX受試者的電容，f；f電源頻率，Hz；s測(cè)試變壓器的容量，對(duì)于大多數(shù)測(cè)試產(chǎn)品，kVA通常滿足測(cè)試變

2、壓器高壓側(cè)額定電流在0.11A范圍內(nèi)的測(cè)試要求。目前國(guó)內(nèi)變壓器的電壓限制為750kV。需要更高的輸出電壓時(shí)，可以連接23臺(tái)實(shí)驗(yàn)變壓器使用。圖4-2累計(jì)串行測(cè)試變壓器的原理接線T1、T2、T3三電平測(cè)試變壓器1低壓繞組；2低壓繞組；3，4累積繞組；Z1、Z2絕緣柱；TM調(diào)節(jié)器；TO被實(shí)驗(yàn)品，2 .串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)品的實(shí)驗(yàn)電壓高或電容器值大，如果試驗(yàn)變壓器的額定電壓或容量不符合要求，可以使用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)。圖4-3串聯(lián)諧振測(cè)試電路圖(a)原理圖；(b)電路圖1加可曹征電感；2實(shí)驗(yàn)品，其中：R -表示整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路損失的等值電阻。L -可曹征電感和電源設(shè)備泄漏之和；C

3、-受試者電容；在u變壓器空載時(shí)測(cè)試高壓端對(duì)端電壓。調(diào)整電感以諧振電路時(shí)，XL=XC，受測(cè)產(chǎn)品的電壓，Q是諧振電路的質(zhì)量系數(shù)，諧振時(shí)電感(電阻)與電路的電阻R之比。2，直流高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備直流高電壓通常通過(guò)整流轉(zhuǎn)換來(lái)轉(zhuǎn)換。圖4-4背壓整流電路(a)變壓器兩端未接地。(B)變壓器一端接地，雙電壓整流電路只能獲得2Um的電壓，如果需要更高的電壓，可以使用串行整流電路。圖4-4串聯(lián)整流電路，3，穩(wěn)定高壓測(cè)量IEC和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，交流高壓峰值或有效值的測(cè)量誤差必須在3%以下。直流電壓平均值的測(cè)量誤差不應(yīng)大于土壤3%，脈動(dòng)振幅的測(cè)量誤差不應(yīng)大于10%。目前常用的測(cè)量設(shè)備和方法如下：1.球隙是唯一能直接測(cè)量

4、到最大數(shù)兆伏的高壓峰值的測(cè)量裝置。由一對(duì)直徑相同的金屬球組成，在保持各種外部條件不變的情況下，大氣中球間距的屈服電壓取決于球間距距離。在通過(guò)球隙測(cè)量頻率電壓時(shí)，必須采取連續(xù)3次放電電壓的平均值，相鄰的兩次放電間隔必須小于1分鐘，每個(gè)擊穿電壓和平均之間的偏差不能大于3。2 .靜電電壓表靜電電壓表由兩個(gè)平行板電極組成，一個(gè)是固定電極，另一個(gè)是移動(dòng)電極。施加穩(wěn)定電壓時(shí)，兩個(gè)電極各帶李晟電荷，由于靜力的作用，可移動(dòng)的電極旋轉(zhuǎn)，以某種方式施加外力使其與靜力平衡，靜力的大小與電極的電荷有多大關(guān)系，即電極之間的電壓大小相關(guān)，因此測(cè)量平衡力就能知道電壓的大小。靜電電壓表可以直接測(cè)量交流和直流高電壓。電極施加的

5、力與電壓的平方成正比，因此靜電電壓表表示電壓的平方根值。這表示測(cè)量交流電壓時(shí)測(cè)量的電壓的有效值。測(cè)量直流電壓時(shí)，脈動(dòng)系數(shù)不超過(guò)20%時(shí)測(cè)量的值和平均值的誤差不超過(guò)1%，因此，在直流中，靜電電壓表的測(cè)量值可以視為平均值。靜電電壓表的測(cè)量誤差一般為1%1.5%。，3 .高壓分壓器在測(cè)量的電壓高的時(shí)候，很難直接用指示儀測(cè)量高壓，使用分壓器分離小部分電壓，用測(cè)量?jī)x測(cè)量，測(cè)量乘以分壓比，就能得到所需的高壓。根據(jù)分壓器使用的分壓元件，有電阻分壓器、電容分壓器、電阻分壓器等三種類型。每個(gè)分壓器由高壓臂和低壓臂組成。(1)電阻分壓器(2)容量分壓器(3)電阻分壓器取決于阻尼電阻連接法，分為串聯(lián)電阻分壓器和并聯(lián)

6、電阻分壓器。電子的測(cè)量電路像電容器分壓器，后者的測(cè)量電路像電阻分壓器。4。在交流峰值電壓表交流電壓下，絕緣破壞取決于電壓的峰值，因此有時(shí)需要測(cè)量高電壓的峰值。目前常用的交流峰值電壓計(jì)有兩種：(1)用容量電流整流器測(cè)量峰值電壓。(2)利用電容器的整流充電電壓測(cè)量峰值電壓。圖4-7峰值電壓表原理接線圖(A)利用電容器電流整流。(B)電容整流充電電壓，第二節(jié)沖擊高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其測(cè)量，沖擊高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要指沖擊電壓發(fā)生器，是產(chǎn)生脈沖波的高壓發(fā)生器，可以模擬在電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的雷電沖擊電壓波和工作沖擊電壓波。1.沖擊電壓發(fā)生器1。產(chǎn)生閃電沖擊電壓，圖4-8沖擊電壓發(fā)生器的基本電路(A)效率低下的電

7、路(B)高效電路，利用高壓電容器通過(guò)球隙放電電阻容量電路，產(chǎn)生閃電沖擊電壓。圖4-9沖擊電壓發(fā)生器的典型電路是單級(jí)沖擊電壓發(fā)生器的工作原理。由于整流設(shè)備和電容器的額定電壓，單級(jí)沖擊電壓發(fā)生器的最大電壓一般不超過(guò)200300kV。如果需要更高的沖擊電壓，可以使用多級(jí)沖擊電壓生成器。多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器的工作原理：使用多級(jí)電容器平行充電，然后通過(guò)球間隙串聯(lián)放電。圖4-11高效多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器電路圖，2 .工作沖擊電壓的產(chǎn)生工作沖擊電壓與閃電沖擊電壓的產(chǎn)生原理相同。但是，工作沖擊電壓的波前和半峰值時(shí)間要比閃電沖擊電壓長(zhǎng)得多，因此發(fā)生器的放電時(shí)間常數(shù)必須比產(chǎn)生閃電沖擊電壓時(shí)長(zhǎng)得多。工作沖擊電壓也可以通

8、過(guò)沖擊電壓發(fā)生器和變壓器的組合而產(chǎn)生。也就是說(shuō)，可以使用小型沖擊電壓發(fā)生器放電到變壓器低壓繞組，在變壓器高壓繞組中檢測(cè)高工作沖擊電壓波。圖4-12 IEC推薦的操作波發(fā)生器，第二，沖擊高壓測(cè)量是非周期或快速變化的脈沖電壓，因此測(cè)量沖擊電壓的儀器和測(cè)量系統(tǒng)必須具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性。沖擊電壓測(cè)量包括峰值測(cè)量和波形記錄。1.在球隙測(cè)量時(shí)，不僅要符合球隙的相關(guān)結(jié)構(gòu)、布置、連接、使用等規(guī)定，而且(1)由于沖擊電壓分散了球隙的放電，因此，由球隙測(cè)量確定的電壓必須是球隙的50放電電壓。(2)球隙放電電壓表的沖擊放電電壓值是標(biāo)準(zhǔn)閃電沖擊傳播或長(zhǎng)波尾沖擊電壓下球隙的50放電電壓。(3)為了加速小間隙下有效電子

9、的出現(xiàn)，要穩(wěn)定放電、電壓，使用的球直徑小于12.5cm，無(wú)論測(cè)量什么電壓，使用什么球直徑測(cè)量峰值小于50kV的電壓時(shí)，都要用短波光源照射球間隙。(4)在測(cè)量沖擊電壓時(shí)，與球隙連接的保護(hù)電阻的作用是，減少在球隙穿孔時(shí)添加到被試件上的切斷電壓的陡度和阻尼電路內(nèi)可能發(fā)生的振動(dòng)。一般要求不超過(guò)500。2 .用分壓器測(cè)量系統(tǒng)(1)測(cè)量測(cè)量系統(tǒng)的方波響應(yīng)。沖擊測(cè)量系統(tǒng)性能的優(yōu)劣通常通過(guò)方波響應(yīng)來(lái)測(cè)量。圖4-13沖擊測(cè)量系統(tǒng)的方波響應(yīng)(A)金志洙(b)衰減振動(dòng)類型，(2)沖擊分壓器。沖擊分壓器可以根據(jù)結(jié)構(gòu)分為電阻分壓器、電容分壓器、串聯(lián)電阻分壓器和并聯(lián)電阻分壓器。圖4-14各種類型沖擊分壓器的原理電路(A)電阻分壓器(b)電容器分壓器；(c)串行電阻分配器；(D)并聯(lián)電阻分壓器，(3)測(cè)量沖擊電壓的示波器和峰值電壓表。沖擊電壓是變化速度快的脈沖電壓，高壓示波器適合記錄這種快速變化的過(guò)程。高壓示波器電子射線的能量很高，長(zhǎng)時(shí)間在屏幕上發(fā)射會(huì)損壞屏幕上的熒光層，因此，電子線路通常關(guān)閉，只有在測(cè)量信號(hào)到達(dá)之前的瞬間，才能通過(guò)啟動(dòng)示波器的釋放裝置接觸屏幕。測(cè)量的信號(hào)消失后，電子束自動(dòng)關(guān)閉。小結(jié)，交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)變壓器的容量與試驗(yàn)品的電量成正比。需要高實(shí)驗(yàn)電壓時(shí)，可以使用幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變壓器線程，隨著線程數(shù)量的增加，設(shè)備利用率降低。直流高壓通?？梢酝ㄟ^(guò)串行整流電路獲得，在進(jìn)