華科高電壓技術(shù)第12講高電壓和大電流的測量

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1、高電壓技術(shù)高電壓工程系tslc@mail.hust.edu.cn劉春13871018672第6章高電壓和大電流的測量6.1對高壓測量的要求和必要條件被測電壓高，需專門的高壓到低壓轉(zhuǎn)換裝置信號傳輸過程的畸變信號變化快，要求測量系統(tǒng)的動態(tài)特性好要充分考慮寄生參數(shù)的影響不確定度高，<3％測量系統(tǒng)內(nèi)部可能放電，電磁干擾復(fù)雜26.2交流高壓的測量在電力系統(tǒng)中，通常用（PT＋低壓測量儀表）監(jiān)視運(yùn)行電壓。但在高壓實驗室中，試驗用高壓很高，電網(wǎng)用的PT不再適用。重新定制PT的造價高，且PT體積、重量也大，所以一般不用。試驗室常用測量高壓的方法：球隙法靜電電壓表電壓互感器(PT)分壓器（

2、電容式、電阻式）電流計算法（高壓電容器配合整流回路）直接測量法轉(zhuǎn)換測量法36.2.1球隙法理論依據(jù)：均勻電場中，氣體擊穿電壓與間隙距離有穩(wěn)定的關(guān)系。球隙特點(diǎn)：電場較為均勻。測量方法：利用試驗變壓器低壓側(cè)的讀數(shù)換算。取10次的平均值，并保證標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%平均值。最后再進(jìn)行大氣環(huán)境的修正。****球隙放電電壓是被測電壓的峰值4球隙法的布置注意事項A—放電點(diǎn)與大地之間的距離B—放電點(diǎn)與周圍物體之間的距離圖中A、B值5使用球隙法應(yīng)注意：周圍物體的影響照射。規(guī)定：當(dāng)被測電壓<50kV時或者D<12.5cm時，均須照射。保護(hù)電阻。保護(hù)電阻一般取100k?－1M?球表面要光滑，表面

3、曲率半徑足夠大。其表面要潔凈，無灰塵。6球隙76.2.2靜電電壓表原理：靜電引力。測量方法：特點(diǎn)：由于電容很小，一般為5－50pF，電極間靠大氣絕緣，因此吸收功率很小?？捎糜谥绷鳌⒐ゎl，用于高頻時，需考慮功率吸收?？潭确蔷€性。86.2.3電壓互感器PT需要用儀表讀取低壓側(cè)的數(shù)據(jù)，可用低壓電壓表、示波器、數(shù)字記錄儀等分成電磁式和電容式。電磁式PT：電磁耦合原理電容式PT：又叫CVT（用于超高壓回路）（C1＋C2）和L滿足諧振條件后9電容式PT工作原理推導(dǎo)等效電路圖如下10分析分析條件116.2.4電容式和電阻式分壓器兩種分壓器都需考慮消除高壓端的電暈。R的阻抗>>C2的容

4、抗電壓表V輸入阻抗高寄生電容的影響顯著；電阻上的發(fā)熱，引起阻值變化，測量電壓范圍受到限制126.2.5高壓電容器配合整流回路半橋整流：全橋整流：要求：電容C1、電流Ipin和頻率f測量準(zhǔn)確，頻率不發(fā)生變化；136.3直流高壓的測量注意：直流中含脈動分量?U，脈動系數(shù)S<3%。?U=(Umax-Umin)/2測量儀器：高阻分壓器旋轉(zhuǎn)電位計靜電電壓表標(biāo)準(zhǔn)“棒－棒”間隙146.3.1高阻分壓器由于測量直流高壓時不需要考慮寄生電容的影響，所以高壓電阻可以不采取屏蔽6.3.2靜電電壓表表示的是瞬時值的平方的平均值，因此在直流紋波較大時，讀數(shù)不是平均值。156.3.3旋轉(zhuǎn)電位計n－

5、電極轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘也可把電流表換成取樣電阻，讀取電阻上的電壓值。實際上，旋轉(zhuǎn)電位計上可直接讀出電壓值。166.3.4標(biāo)準(zhǔn)“棒－棒”間隙棒－棒類似于球間隙。球間隙的問題：測量直流高壓時，球隙放電的分散性較大，其不確定度超過了±3％，達(dá)到±5％。用棒－棒間隙取代球間隙測量直流高壓。176.3.5直流高壓紋波的測量紋波分量的計算如果則186.4沖擊高壓的測量沖擊電壓的特點(diǎn)：持續(xù)時間短，波形變化快，幅值高國標(biāo)規(guī)定，沖擊電壓測量系統(tǒng)的不確定度為：幅值<3%；波形時間±10%。對于雷電沖擊截波,如果截斷時間在0.5~2?s,那么允許幅值測量的不確定度為<5%；6.4.1球隙法測量沖

6、擊電壓的峰值；測量沖擊電壓時，與球隙串聯(lián)的電阻<500?，寄生電感<30?H?Why???196.4.2沖擊分壓器系統(tǒng)沖擊分壓器系統(tǒng)由分壓器和測試回路組成測量回路一般需要同時測量峰值與波形20一分壓器雷電沖擊：電阻式、屏蔽電阻式、電容式、阻容式（并聯(lián)阻容式）、阻尼電容式（串聯(lián)阻容式）操作沖擊：主要采用電容式理想情況下的變比為:（R1＋R2）/R2和穩(wěn)態(tài)的電阻分壓器相比，其電阻值要小得多。用于測量雷電沖擊，一般為10-20k?，測量電壓為1MV左右。為減少對地雜散電容的影響，避免高壓端放電，一般用屏蔽式的電阻分壓器。經(jīng)過仔細(xì)屏蔽的電阻分壓器，可測量到2.5MV，阻值可到4

7、0k?。電阻式分壓器屏蔽式電阻式分壓器21電容分壓器理想分壓比為(C1+C2)/C1分為兩種：串聯(lián)電容式、集中電容式測量電壓可達(dá)數(shù)MV。因為連接線的電感與電容器中的寄生電感與電容器之間發(fā)生振蕩，因此適用與持續(xù)時間比較長的操作沖擊波22阻容分壓器阻容分壓器（并聯(lián)阻容分壓器）阻尼電容分壓器（串聯(lián)阻容分壓器）并聯(lián)阻容分壓器容易引起高頻振蕩，因此發(fā)展了串聯(lián)式阻容分壓器，R1約為幾個?，可阻尼雜散振蕩。首端引入匹配電阻Rd，與導(dǎo)線波阻抗相等，約300－400?。如果在串聯(lián)阻容分壓器的基礎(chǔ)上，再加上高值的并聯(lián)電阻，即構(gòu)成“通用分壓器”。23評價分壓器