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1、高电压技术,高电压工程系 刘春 13871018672,第6章 高电压和大电流的测量,6.1 对高压测量的要求和必要条件 被测电压高，需专门的高压到低压转换装置 信号传输过程的畸变 信号变化快，要求测量系统的动态特性好 要充分考虑寄生参数的影响 不确定度高，3 测量系统内部可能放电，电磁干扰复杂,6.2 交流高压的测量,在电力系统中，通常用（PT低压测量仪表）监视运行 电压。 但在高压实验室中，试验用高压很高，电网用的PT不再 适用。重新定制PT的造价高，且PT体积、重量也大，所 以一般不用。 试验室常用测量高压的方法： 球隙法 静电电压表 电压互感器(PT) 分压器（电容式、电阻式） 电流
2、计算法（高压电容器配合整流回路）,直接测量法,转换测量法,6.2.1 球隙法,理论依据：均匀电场中，气体击穿电压与间隙距离有稳定的关系。球隙特点：电场较为均匀。 测量方法：利用试验变压器低压侧的读数换算。取10次的平均值，并保证标准偏差10%平均值。最后再进行大气环境的修正。 * 球隙放电电压是被测电压的峰值,球隙法的布置注意事项,A放电点与大地之间的距离 B放电点与周围物体之间的距离,图中A、B值,使用球隙法应注意：,周围物体的影响 照射。规定：当被测电压50kV时或者D12.5cm时，均须照射。 保护电阻。保护电阻一般取100k1M 球表面要光滑，表面曲率半径足够大。其表面要洁净，无灰尘。
3、,球隙,6.2.2 静电电压表,原理：静电引力。 测量方法：,特点： 由于电容很小，一般为550pF，电极间靠大气绝缘，因此吸收功率很小。 可用于直流、工频，用于高频时，需考虑功率吸收。 刻度非线性。,6.2.3 电压互感器PT,需要用仪表读取低压侧的数据，可用低压电压表、示波器、数字记录仪等 分成电磁式和电容式。 电磁式PT：电磁耦合原理 电容式PT：又叫CVT（用于超高压回路）,（C1C2）和L满足谐振条件后,电容式PT工作原理推导,等效电路图如下,分析,分析条件,6.2.4 电容式和电阻式分压器,两种分压器都需考虑消除高压端的电晕。,R的阻抗C2的容抗 电压表V输入阻抗高,寄生电容的影响
4、显著； 电阻上的发热，引起阻值变化，测量电压范围受到限制,6.2.5 高压电容器配合整流回路,半桥整流：,全桥整流：,要求：电容C1、电流Ipin和频率f测量准确， 频率不发生变化；,6.3 直流高压的测量,注意：直流中含脉动分量U，脉动系数S3%。 U=(Umax-Umin)/2 测量仪器： 高阻分压器 旋转电位计 静电电压表 标准“棒棒”间隙,6.3.1 高阻分压器,由于测量直流高压时不需要考虑寄生电容的影响，所以高压电阻可以不采取屏蔽,6.3.2 静电电压表,表示的是瞬时值的平方的平均值，因此在直流纹波较大时，读数不是平均值。,6.3.3 旋转电位计,n电极转速，转/分钟 也可把电流表换
5、成取样电阻， 读取电阻上的电压值。 实际上，旋转电位计上可直接 读出电压值。,6.3.4 标准“棒棒”间隙,棒棒类似于球间隙。 球间隙的问题： 测量直流高压时，球隙放 电的分散性较大，其不确 定度超过了3，达到 5。 用棒棒间隙取代球间隙 测量直流高压。,6.3.5 直流高压纹波的测量,纹波分量的计算,如果,则,6.4 冲击高压的测量,冲击电压的特点：持续时间短，波形变化快，幅值高 国标规定，冲击电压测量系统的不确定度为： 幅值3%；波形时间 10%。 对于雷电冲击截波,如果截断时间在0.52 s,那么允许幅值测量的不确定度为5%； 6.4.1 球隙法 测量冲击电压的峰值； 测量冲击电压时，与
6、球隙串联的电阻500 ，寄生电感30 H? Why?,6.4.2 冲击分压器系统,冲击分压器系统由分压器和测试回路组成,测量回路一般需要同时测量峰值与波形,一 分压器,雷电冲击：电阻式、屏蔽电阻式、电容式、 阻容式（并联阻容式）、阻尼电容式（串联阻容式） 操作冲击：主要采用电容式,理想情况下的变比为:（R1R2）/R2 和稳态的电阻分压器相比，其电阻值要小得多。用于测量雷电冲击，一般为10-20k ，测量电压为1MV左右。 为减少对地杂散电容的影响，避免高压端放电，一般用屏蔽式的电阻分压器。 经过仔细屏蔽的电阻分压器，可测量到2.5MV，阻值可到40 k。,电阻式分压器,屏蔽式电阻式分压器,电
7、容分压器,理想分压比为(C1+C2)/C1 分为两种： 串联电容式、集中电容式 测量电压可达数MV。 因为连接线的电感与电容器中的寄生电感与电容器之间发生振荡，因此适用与持续时间比较长的操作冲击波,阻容分压器,阻容分压器 （并联阻容分压器）,阻尼电容分压器 （串联阻容分压器）,并联阻容分压器容易引起高频振荡，因此发展了串联式阻容分压器，R1约为几个 ，可阻尼杂散振荡。首端引入匹配电阻Rd，与导线波阻抗相等，约300400 。如果在串联阻容分压器的基础上，再加上高值的并联电阻，即构成“通用分压器”。,评价分压器的性能,从两方面： 比例系数 瞬变响应特性反映波形是否畸变,响应特性：分压器回路的输入
8、端施加某一波形A(t)，在分压器的输出端出现相应U(t)（归一化）。通常A(t)采用直角波。 用响应时间T来衡量。,也可采用与标准分压器的响应曲线相对比的方法。,二 低压测试回路,匹配电阻：,屏蔽：测量仪器的电源要通过滤波器和带静电屏蔽的隔离变压器，传输电缆要采用双层屏蔽电缆，外屏蔽层与屏蔽室相连，而内屏蔽层与测量仪器的接地端连接,分压比,6.4.3 冲击峰值电压表,CS的电容量不能过大，因为冲击电压持续时间短， CS的容量不能太小，且电容器CS的泄漏要足够小，否则电容上维持电压峰值的时间不足以使放大器回路完成转换，也会造成测量误差,在数字式示波器未广泛使用以前，峰值表读数可保持一段时间，显得很方便。 目前在仅需要知道峰值，而且没有数字示波器的情况下使用峰值表,
