高电压和大电流的测量课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,高电压和大电流的测量课件,*,高电压技术,高电压工程系,1,高电压和大电流的测量课件,5.3.3 多级冲击电压发生器,一 多级冲击电压发生器的原理,并联充电、串联放电,首先调整球隙距离，使,G,1,的放电电压为,U,0,，,G,2,G,4,的放电电压在,U,0,2,U,0,范围内；,对各个电容器同时充电到,U,0,G,1,首先击穿，导致,G,2,G,4,依次击穿；,各个电容器串联起来对,C,2,和,R,2,放电，在输出端获得幅值很高的冲击,电压,2,高电压和大电流的测量课件,一 多级冲击电压发生器的原理,充电结束时，上面一排杂散电容被充电到电压,U,0,，,下面一排未被充电,G,1,首先击穿，1点电位瞬时降为零，2点电位瞬时变为,U,0,。,杂散电容,C,30,来不及放电，3点电位仍维持在,U,0,，,于是,G,2,承受的电压（上升到2,U,0,，,从而导致,G,2,击穿。,G,2,击穿后，3点电位从,U,0,降为,U,0,，4点电位瞬时变为2,U,0,。,杂散电容,C,50,来不及放电，5点电位仍维持在,U,0,，,于是,G,3,承受的电压上升到3,U,0,，,从而导致,G,3,击穿。,3,高电压和大电流的测量课件,一 多级冲击电压发生器的原理,关键在于：,杂散电容来不及放电,杂散电容放电的快慢一方面取决于杂散电容的大小，另一方面取决于放电电阻,R,的大小，即杂散电容放电的时间常数。,在实际当中，有时候为了确保各级球隙能顺利自动放电，还需要采取措施增大杂散电容,雷电冲击与操作冲击波产生方法相同。,4,高电压和大电流的测量课件,二 三电极球隙,作用：人为控制输出冲击电压,工作原理：当冲击电压发生器各个电容充电完毕后，利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压，并将该脉冲电压施加在三电极球隙的电极2和3之间（即间隙,g,），,使间隙,g,击穿，利用间隙,g,击穿时产生的火花触发主间隙,G,的击穿。,此时应防止间隙,G,击穿时，高电位沿电极3瞬间贯入低压脉冲回路,。,5,高电压和大电流的测量课件,冲击电压发生器（1760,kV,8,级，1.2/50,us),6,高电压和大电流的测量课件,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,不确定度高，3,要充分考虑寄生参数的影响,测量系统内部可能放电，电磁干扰复杂,7,高电压和大电流的测量课件,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）,电流计算法（高压电容器配合整流回路）,直接测量法,转换测量法,8,高电压和大电流的测量课件,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。,球放电电压是被测电压的峰值。,9,高电压和大电流的测量课件,球隙法的布置,图中,A、B,值,10,高电压和大电流的测量课件,球隙法的注意点：,周围物体的影响,照射。规定：当被测电压50,kV,时或者,D,C2,的容抗,电压表,V,输入阻抗高,寄生电容的影响显著；,电阻上的发热，引起阻值变化，测量电压范围收到限制,15,高电压和大电流的测量课件,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,C,1,、,电流,I,pin,和频率,f,测量准确，,频率不发生变化；,16,高电压和大电流的测量课件,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%。,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,17,高电压和大电流的测量课件,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。,18,高电压和大电流的测量课件,6.3.3 旋转电位计,n,电极转速，转/分钟,也可把电流表换成取样电阻，,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。,19,高电压和大电流的测量课件,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。,20,高电压和大电流的测量课件,6.3.5 直流高压纹波的测量,纹波分量的计算,如果,则,21,高电压和大电流的测量课件,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%。,6.4.1 球隙法,测量冲击电压的峰值；,测量冲击电压时，与球隙串联的电阻500,，寄生电感30,H,22,高电压和大电流的测量课件,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,23,高电压和大电流的测量课件,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10-20,k,，,测量电压为1,MV,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2.5,MV，,阻值可到40,k,。,电阻式分压器,屏蔽式电阻式分压器,24,高电压和大电流的测量课件,电容分压器,理想变为(,C,1,+C,2,)/C,1,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,25,高电压和大电流的测量课件,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，,R,1,约为几个,，,可阻尼杂散振荡。首端引入匹配电阻,R,d,，,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”。,26,高电压和大电流的测量课件,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,入端施加某一波形,A(t)，,在,分压器的输出端出现相应,U(t)。,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。,27,高电压和大电流的测量课件,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,28,高电压和大电流的测量课件,6.4.3 冲击峰值电压表,C,S,的电容量不能过大，因为冲击电压持续时间短，,C,S,的容量不能太小，且电容器,C,S,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,29,高电压和大电流的测量课件,