《稳态高电压的测量-2010 [兼容模式]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稳态高电压的测量-2010 [兼容模式]（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第三章第三章第三章第三章 稳态高电压的测量稳态高电压的测量稳态高电压的测量稳态高电压的测量第三章第三章第三章第三章 稳态高电压的测量稳态高电压的测量稳态高电压的测量稳态高电压的测量主要内容主要内容1.概述1.概述2.2.测量球隙测量球隙2.2.测量球隙测量球隙3.静电电压表4.高压交流分压器及充气标准电容器5.峰值电压表6.直流高电压的测量3.静电电压表4.高压交流分压器及充气标准电容器5.峰值电压表6.直流高电压的测量1 概述稳态高电压的测量稳态高电压的测量 光电法等绝对测量如核反应法量装置利用其它物理效应的测分压器测量法确定高电压上的电压测两串联阻抗中低阻抗定电压测通过高阻抗的电流确法高
2、阻抗与低压仪表配合高压静电电压表测量球隙直接接入式测量装置）（，、);(;:测量系统分类测量系统分类（什么叫测量系统？）（什么叫测量系统？）)(systemmeasuringapprovedsystemmeasuringreference认可的测量系统）标准测量系统测量系统：测量系统：%3误差最大值平均值直流电压峰值有效值交流电压+=+=12 121212121 2122121:)(:CCCC CCC UUkRRRR RRR UUk纯电容分压器纯电阻分压器k：分压比：分压比? 分压器的接入应基本上不影响被测电压的幅值和波形分压器的接入应基本上不影响被测电压的幅值和波形；高压分压器的基本要求高压
3、分压器的基本要求4.1 高压分压器的基本接线及要求高压分压器的基本接线及要求分压器的接入应基本上不影响被测电压的幅值和波形分压器的接入应基本上不影响被测电压的幅值和波形；? 低压臂波形应与被测波形相同，分压比应与电压的频率和幅值无关；低压臂波形应与被测波形相同，分压比应与电压的频率和幅值无关；? 分压比与大气条件（分压比与大气条件（P、T、P、T、湿度）无关或基本无关。湿度）无关或基本无关。? 分压器的耗能应不大，其耗能形成的温升不应引起分压比变化。分压器的耗能应不大，其耗能形成的温升不应引起分压比变化。? 分压器应无电晕及绝缘之泄漏电流（或说即使有极微量的电晕和泄漏分压器应无电晕及绝缘之泄漏
4、电流（或说即使有极微量的电晕和泄漏，应对应对k k的影响很小）。的影响很小）。? 分压器应采取适当屏蔽措施，测量结果基本或完全不受周围环境影响分压器应采取适当屏蔽措施，测量结果基本或完全不受周围环境影响。4.2 高压交流分压器分析高压交流分压器分析分压器测量误差主要由对地杂散电容引起(元件力图做为无感的，电感可忽略)，若分压器的阻抗沿全长均匀分布，设各种杂散参数也均匀分布。总电阻分压器测量误差主要由对地杂散电容引起(元件力图做为无感的，电感可忽略)，若分压器的阻抗沿全长均匀分布，设各种杂散参数也均匀分布。总电阻R R；纵向电容总值；纵向电容总值K K；对地电容总值；对地电容总值C C。R=Rl
5、，K=K/l，C=Cl。R-单位长度的电阻；单位长度的电阻；K-单位长度的纵向电容；单位长度的纵向电容；C-单位长度的对地电容单位长度的对地电容54.2 高压交流分压器分析高压交流分压器分析 Ud&Ud&1UdjwkIII&)1(+计算分析：计算分析： =2 11 jwkIdxUdRIdxUd& =dxUdjwkIdxUd RI&211 dxjwkRIII)(21+=+=jwCUdxId=&0122 =+UKjwRCjwR dxUd& lshxshUU1&=jwKRjwRC l+=114.2.1 电阻分压器分析电阻分压器分析对电阻分压器来说，对电阻分压器来说，Ck，k很小可略去，所以很小可略去
6、，所以RCj1=)(1oAxUU=&RCjshRCjlxsh UURCjl)(1&=)(1AlUU)6(,18011222RCtgCRA地端等效阻抗：地端等效阻抗： +=)1801 (sinh )(222011CRRRCjRCjR IUZxtUUMsin11=&)sin(1tAUlxUM&当时，当时，4.2.1 电阻分压器分析电阻分压器分析对于电阻分压器，对于电阻分压器，R，C误差误差 对于较高电压分压器来说对于较高电压分压器来说，C C必定大必定大（尺寸大尺寸大），），R R也大也大对于较高电压分压器来说对于较高电压分压器来说，C C必定大必定大（尺寸大尺寸大），），R R也大也大（电流不能
7、太大，否则温升高）,误差越大。故电阻分压器适于测量频率和电压不太高的交流电压（CH值，总体看，值，总体看，C的作用效果更大。的作用效果更大。? CH可对分压器的对地杂散电容起一定的补偿作用，减小可对分压器的对地杂散电容起一定的补偿作用，减小C引起的误差。引起的误差。4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现交流高电压为什么大多数采用电容分压器而较少采用 电阻分压器？（误差、温升）交流高电压为什么大多数采用电容分压器而较少采用 电阻分压器？（误差、温升）电容分压器有两种主要形式：电容分压器有两种主要形式： ?分布式电容分压器分布式电容分压器：高压臂有多个电 容器元件串联组成。：高压臂有多个电
8、容器元件串联组成。 ?集中式电容分压器集中式电容分压器：高压臂使用一个 气体介质的高压标准电容器。：高压臂使用一个 气体介质的高压标准电容器。1、分布式高压电容器分压器、分布式高压电容器分压器 电容值的选择： 电容值的选择： C1小，杂散电容小，杂散电容Ch和和C影响较大；影响较大； C1大大， 成本和尺寸增大成本和尺寸增大，工频试验变压器负荷增加工频试验变压器负荷增加；一般一般取取4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现成本和尺寸增大成本和尺寸增大，工频试验变压器负荷增加工频试验变压器负荷增加；一般一般C1取取100 200pF（只测交流） ；电容元件：要求为纯电容，介质损耗和电感量小。
9、电容 形式：油纸、聚苯乙烯、陶瓷电容器。分布式电容分压器高压臂电容元件存在介质损耗和电感 影响。（只测交流） ；电容元件：要求为纯电容，介质损耗和电感量小。电容 形式：油纸、聚苯乙烯、陶瓷电容器。分布式电容分压器高压臂电容元件存在介质损耗和电感 影响。2、集中式高压电容分压器、集中式高压电容分压器高压臂为一个气体介质的高压标准电容器。高压臂为一个气体介质的高压标准电容器。4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现气体介质作绝缘，介质损耗小，且气体介质作绝缘，介质损耗小，且C准确稳定。低压电极被高压电极包围，屏蔽良好，基本不受杂散电容的影响，一般准确稳定。低压电极被高压电极包围，屏蔽良好，基本
10、不受杂散电容的影响，一般C中充满耐电强度高的绝缘气体（如中充满耐电强度高的绝缘气体（如N2、SF6等），以减小尺寸。等），以减小尺寸。3、分压器的低压臂电容、分压器的低压臂电容要求：应由高稳定度、低损耗、低电感量的电容器组成。要求：应由高稳定度、低损耗、低电感量的电容器组成。4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现材质：通常用云母、空气或聚苯乙烯介质的电容器，准确度要求不高时，也可以用油纸电容器或金属化纸及金属化薄膜电容器。材质：通常用云母、空气或聚苯乙烯介质的电容器，准确度要求不高时，也可以用油纸电容器或金属化纸及金属化薄膜电容器。4、测量仪器入口电阻的影响4、测量仪器入口电阻的影响R2
11、：测量仪器入口电阻测量仪器入口电阻；释放释放C2电荷电荷，4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现R2：测量仪器入口电阻测量仪器入口电阻；释放释放C2电荷电荷， 防止在防止在C2加压前或加压后存在的残余 电压。测量幅值减小比值：相位移动（领先）：加压前或加压后存在的残余 电压。测量幅值减小比值：相位移动（领先）：()%502 22 CR()2211tanCR75、分压器测量的干扰及屏蔽、分压器测量的干扰及屏蔽高压臂电容处于试验区高压臂电容处于试验区；测测4.2.4 电容分压器的实现电容分压器的实现高压臂电容处于试验区高压臂电容处于试验区；测测量用低压电压表处于控制室中量用低压电压表处于控制
12、室中。低压臂电容及连接高压臂和电压表之间的导线都应屏蔽。低压臂电容及连接高压臂和电压表之间的导线都应屏蔽。屏蔽线消除杂散电场影响的原理屏蔽线消除杂散电场影响的原理5 峰值电压表峰值电压表 5.1 利用电容电流整流测量电压的峰值利用电容电流整流测量电压的峰值fCUTCUduTCdtdtduCTdtiTImtmUUTcdmm2/211102 0=+一周内经检流计一周内经检流计G的平均电流的平均电流Id为：为：CfIUd m2=峰值电压峰值电压：5.2 利用电容器上的整流充电电压测量峰值利用电容器上的整流充电电压测量峰值RCtmCeUU=2121minRCTmmmdeUUUUU+=+RCT RCT
13、RCTeRCT +=1)(2112LL5.2 利用电容器上的整流充电电压测量峰值利用电容器上的整流充电电压测量峰值RCTUUdm21=该电路可测交流、直流最大峰值。若有几个峰，则给出的为最大峰值。当该电路可测交流、直流最大峰值。若有几个峰，则给出的为最大峰值。当RC20T时，把时，把Ud看做看做Um，误差，误差2.5%。RIUdd=6 直流高电压的测量直流高电压的测量电阻分压器：电阻分压器：主要测直流主要测直流Ud和小于和小于100kV交流电压交流电压主要测直流主要测直流Ud和小于和小于100kV交流电压交流电压电容分压器：电容分压器：主要测交流（不能测直流主要测交流（不能测直流Ud，只能测直
14、流，只能测直流U）直流高电压的测量受不受杂散电容的影响？直流高电压的测量受不受杂散电容的影响？高电阻串联电流表测量高电压的接线图高电阻串联电流表测量高电压的接线图6 直流高电压的测量6 直流高电压的测量P：放电管或稳压管防止毫安表超 量程；：放电管或稳压管防止毫安表超 量程； G：间隙，防止过电压，作：间隙，防止过电压，作P的后 备保护的后 备保护 R3：防止引线和毫安表开路将过 电压引到控制台：防止引线和毫安表开路将过 电压引到控制台86.1 高压电阻设计高压电阻设计无论选用无论选用电阻分压器电阻分压器还是还是高电阻串联电流表高电阻串联电流表进行测量，进行测量，关键在于设计一个能在关键在于设
15、计一个能在高电压下稳定工作的高欧姆电阻器高电压下稳定工作的高欧姆电阻器关键在于设计一个能在关键在于设计一个能在高电压下稳定工作的高欧姆电阻器高电压下稳定工作的高欧姆电阻器（即高压电阻）。高压电阻设计是测量直流和小于100kV交流电压的关键所在。（即高压电阻）。高压电阻设计是测量直流和小于100kV交流电压的关键所在。6.1.1实际阻值不稳的原因及改进措施实际阻值不稳的原因及改进措施A、电阻本身发热或环境、电阻本身发热或环境T变化造成阻值变化变化造成阻值变化 主要取决于电阻的温度系数。主要取决于电阻的温度系数。 碳膜电阻碳膜电阻： 100ppm/；碳膜电阻碳膜电阻：-100ppm/； 精密金属膜：（精密金属膜：（10100）ppm/； 精密线绕电阻：； 精密线绕电阻：10 ppm/，一般，一般15 PPm/；措施：措施： ?选用温度系数小的元件；选用温度系数小的元件； ?选元件容量大于分压器所需额定功率；选元件容量大于分压器所需额定功率； ?正、负温度系数元件搭配，使整体误差最小；正、负温度系数元件搭配，使整体误差最小； ?分压器内充变压器油或其它强迫散热措施。分压器内充变压器油或其它强迫散热措施。B、电晕放电造成测量误差：、电晕放电造成测量误差： 电晕电流使本体电流向下逐渐减小，（类似于对地电容电晕
