高电压实验指导书

直流高压作用下空气间隙的击穿实验

一、实验目的

空气作为大多数绝缘结构的绝缘介质，其绝缘性能与外施电压的幅值、波形、大气条件、电极形状等多种因素有关。本实验通过对直流高压作用下“尖—板”或“尖—尖”或“板—板”间隙放电的研究，进一步加深对极不均匀电场（或稍不均匀电场）中电极的形状、电压的极性，间隙的距离及极间障对间隙放电的影响。通过认真观察各种情况下的放电现象，分析与掌握影响气体间隙击穿的因素。全面了解高电压试验的注意事项，掌握高压直流的产生与高电压测量的基本方法。

二、实验内容

1．讲解高压试验注意事项，简要介绍高压试验室。

2．当放电间隙采用不同的电极时，了解放电电压与间隙距离的关系。具体电极有“负尖—正板”、“正尖—负板”、“板—板”、“尖—尖”等。

3．当放电间隙中加极间障（绝缘纸）时，了解放电电压与间隙距离的关系。包括在“正尖—负板”、“负尖—正板”中加极间障（绝缘纸）。

三、实验接线图及高压实验设备简介

实验接线图如图5-1。

图5-1 直流间隙击穿实验原理图

T：试验变压器，型号为YD150/6kV A；R1、R2、R3：水电阻（限流或保护用）；D1、D2：高压硅堆，型号为2DL100/1；C1、C2：脉冲电容器，参数为100kV，0.01μF。

测量用的电压表、调压器及相关的保护设备均在试验台上，也可以用静电电压表直接测量直流高压。

四、实验步骤

1．首先，从外表上认识高压试验设备及有关测量表计、操作控制台柜；然后，连接并检查实验线路；擦拭实验电极（尖或平板）表面，并装好电极，仔细将两电极移至接触，此时电极间距为零，读出与电极相联的标尺上的读数，并以此数值作为零点，然后移动电极至

所需的数值。也可以借助三角板测量间距。

2．实验人员撤离高压场，取下接地棒，熄灯（操作台上灯开亮）。合上开关K，缓缓升压（3KV/S为宜），直至间隙击穿（放电），同一时刻读出放电压值（如在较低电压下偶然放电，不计入该数据）。每一距离做三次，取其平均值作为放电电压值。

[注意]：①每次放电后应立即将电压迅速调到零，稍等后再升压。②每次调整极间间距时，必须将电压调到零，断开电源，并挂好接地棒，充分放电后方可进行操作。③做完一种电极的间隙击穿后，更换电极重复上述步骤。

3．保持极间距离为4cm（以正尖---负板为例），中间加入纸屏障，类似上述方法操作并记录放电电压，改变极间障的位置，重复实验。

[注意]：极间障起火后应立即将电压调至零，并挂好接地棒，充分放电后方可进入围栏内灭火。

五、数据记录表格

1．正尖—负板，数据记录于表5-1中。

表5-1 正尖—负板数据记录表

2．负尖—正板，数据记录于表5-2中。

表5-2 负尖—正板数据记录表

3．板—板数据，记录于表5-3中。

表5-3 板—板数据记录表

4．尖—尖，数据记录于表5-4中。

表5-4 尖—尖数据记录表

5．正尖—负板加纸屏障（取正尖—板距离为S=4.0 cm，加纸屏障后，设纸与正尖的距离为S1，改变S1的大小），数据记录于表5-5中。

表5-5 正尖—负板加纸屏障数据记录表

[注意]：数据可以是电压表（交流）读数值，但该值并不是加在电极上的电压值（直流），需要根据电气接线图，找出读表值与加在电极上值之间的关系。应将交流电压表的数值 后方可得到直流侧的电压值。δ为大气校正系数，δ=2.9P/(273+t)，P为大气压(单2

2

位是kPa)，t为室内实测气温（0C）。如无记录可取1。V0为标准状态下的击穿电压。六、思考题

1．“正尖—负板”与“负尖—正板”放电现象有何不同，为什么？

2．均匀电场（当板与板电极较近时）与极不均匀电场放电有何不同？

3．为什么本实验中加压时，交流高压表上的电压值至多只能加到35KV左右？

4．接地棒有何作用？为什么要对高压设备放电后才能接触或操作？

5．在同一坐标纸上对上述实验数据描出相应曲线，并进行对较分析。解释在小间距时，不同极性的“尖---板”放电曲线发生相交情况，且“负尖---正板”也会与“尖---尖”的曲线相交现象。