高电压技术实验

高电压实验安全操作规程1.实验前先检查实验设备的连接线以及接地系统是否良好，电气开关的性能是否正常。

2.认真做好安全防护工作，实验时要求学生必须穿绝缘良好的胶鞋。

3.实验设备接通电源后（警示红灯亮时），严禁一切人员进入围栏内的高电压试验区域，不得向遮栏内探头或伸手，以保证人身的安全。

4.实验过程必须按照实验指导书的操作规程进行。

5.实验过程中如发现异常应立刻切断电源，并尽快检查故障原因。

如果发生人身事故应立刻进行抢救。

6.检查设备或更换接线时要先用接地棒对实验设备进行放电，在未亲眼看到设备接地之前，不得接近或触摸高压设备。

7.实验完毕后必须断开总电源。

8.在本实验室进行实验的人员必须遵守实验安全操作规程。

实验一：绝缘预防性实验电缆绝缘电阻和吸收比的测量一、实验目的1．了解测试绝缘电阻和吸收比的意义；2．掌握测量绝缘电阻及吸收比的原理和操作方法；3．根据所作试验结果分析电缆绝缘的状况。

二、实验内容1．用兆欧表（摇表）测量电缆的绝缘电阻，掌握吸收比的测量方法；2．根据测量的绝缘电阻，计算电缆的吸收比，判断电缆的绝缘性能。

三、实验设备兆欧表⏹兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表。

⏹兆欧表的电压等级有：100、250、500、1000、2500、5000V六种规格。

⏹兆欧表的结构有：手摇式、晶体管式、数字式。

四、绝缘电阻及吸收比的测量方法(一)绝缘电阻试验电力设备中的绝缘材料（电介质）是不导电的物质，也就说绝缘电阻很高，但并不是绝对的不导电。

在一定的直流电压作用下，电介质中有微弱的电流通过，这个电流称为泄漏电流（或称为电导电流）。

绝缘电阻是指加于试品上的直流电压与流过试品泄漏电流之比，即：R f= U /I gR f——绝缘电阻，Ω（或MΩ）U——直流电压，VI g——泄漏电流，A（或μA）⏹如果被测量物体的绝缘电阻很低，说明物体的绝缘已经老化。

⏹绝缘老化的原因：☐长期受电场、热、机械应力和环境因素等影响，使物体内部发生复杂的化学和物理变化，导致其性能逐渐下降。

⏹绝缘老化的表现：☐变色、粉化、发泡、发粘等等。

(二)吸收现象和吸收比⏹在直流电压电压下，绝缘中泄漏电流随时间而变化的现象称为绝缘介质的吸收现象。

⏹在绝缘试验中，把60S的绝缘电阻与15S的绝缘电阻之比称为吸收比，即K=R 60/R 15。

K值越大，电气设备绝缘的耐电性能越好。

K值越小，表明设备绝缘可能受潮。

通常认为K在1.3~1.5时绝缘是良好的。

⏹当被试品原始干燥时，吸收现象明显，K值大。

当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，K 值小。

因此可由K值大小来衡量绝缘介质的好坏。

（三）实验方法实验步骤：使用兆欧表时先作一次开路和短路试验，检查兆欧表是否正常。

先将兆欧表开路，摇动兆欧表的摇把，摇至额定转速，检察指针是否指在“ ”处。

然后，将兆欧表的“线”（L）与“地”（E）两个接线端短路，轻轻摇动摇把，检察指针是否指在“0”处，合格后方可使用。

C B A实验步骤⏹接好被试品，摇动兆欧表均匀加速，到达规定转速（通常为120转/分）时，保持转速恒定，分别记下第15秒和60秒时的读数。

⏹测量的试品为三芯电缆，应每一相对另外两相分别进行测量，再交替进行测量。

☐测A相时，A接“线路”端子，B相和C相一起接在“地”端子。

☐测B相时，B接“线路”端子，A相和C相一起接在“地”端子。

☐测C相时，C接“线路”端子，A相和B相一起接在“地”端子。

注意事项：⏹1. 作绝缘电阻和吸收比试验时，兆欧表的两根引出线不能相互接触，线路端的引线不能放在地上，测量时兆欧表的转速必须保持额定转速。

⏹2. 对电容较大的电缆试品，在试验快结束时候，应设法在摇表仍处于额定转速时断开L 或者E引线，以免摇表停止转动时，试品向摇表放电而冲击指针，造成摇表指针的损坏。

六、思考题1．测量绝缘电阻能发现绝缘的哪些缺陷？2．影响绝缘电阻测量结果的因素有哪些？实验二：不均匀电场气体间隙的工频放电实验实验三：均匀电场气体间隙的工频放电实验一、实验目的1、了解不均匀电场气体间隙放电电压和电极距离的关系。

2、观察不均匀电场气体间隙放电、击穿现象。

3、分析在不均匀电场下，电极极性对空气间隙击穿电压的影响。

4、掌握击穿电压的换算。

二、实验内容⏹测量尖—板电极不同电极距离的工频击穿电压；⏹测量球—球电极不同电极距离的工频击穿电压；⏹作出标准条件下气体间隙击穿电压和电极距离的实验曲线。

三、实验设备⏹400KV工频高压发生器组成：控制操作台、调压器、油浸式升压器、限流电阻、分压器。

⏹尖——板放电试验台⏹球——球放电试验台⏹峰值电压表四、实验原理：⏹电介质可分成三类：☐气体电介质(空气、SF6气体、等）☐固体电介质（电陶瓷、硅橡胶、环氧板、等）☐液体电介质（变压器油、等）⏹气体绝缘特性：☐气体在正常情况下绝缘性能良好（带电粒子很少）☐气隙上的电场足够强时，撞击游离产生的电子会成为撞源粒子，从而形成电子崩☐气隙在强电场作用下，产生强烈游离，并发展到自持放电，气隙就被击穿⏹空气击穿的特点：☐空气击穿后具有“自恢复”的特性影响空气击穿过程的主要因素1.电极的几何形状和极间距离板——板，均匀电场，不易击穿（放电电压高）尖——板，极不均匀电场，易击穿（放电电压低）球——球，稍均匀电场(当d＜D/4时可认为是均匀的)(d ——极间距离2~4cm D ——球体直径20cm）由于球体放电的分散性较小，并且没有明显的边沿效应，故在高电压试验中常用球隙来做保护间隙甚至是测量间隙。

2.加在电极上的电压波形和持续时间3.加在电极两端的电压极性4.试验时的大气条件（温度、湿度、气压三个指标）（实验时记下实验时的大气压强P、温度T数值，用做换算和计算用。

为简化计算，湿度修正指数取w＝0 ）（一）实验步骤1.接好被试品和峰值电压表；2.调节好被试品间隙距离；3.在电脑操作界面上设置电压参数(最高85KV)；4.合上开关柜的刀闸开关；5.用鼠标点击操作界面上的“前级合”，再点击“自动升压”，控制电压逐渐升高，直至间隙击穿，控制系统会自动跳闸并自动降压回零。

6.记录击穿电压值和间隙距离值，每点做三次取平均值；7.断开开关柜的刀闸开关，挂接短路保护线；8.重新调节被试品间隙距离；9.重复2．4．6．7．项操作，测出不同间隙距离下的放电电压。

工频试验操作界面（二）实验注意事项⏹间隙击穿后，如工频高压系统不能自动跳闸，应立即按“紧急跳闸”按钮，以免长时间电弧短路而烧坏设备。

⏹注意记录实验时的环境温度和压力，用来做换算用。

U b = f (d)曲线U b(kV )d(cm)画出不均匀电场和均匀电场的电压击穿与距离之间的关系曲线实验四：冲击电压放电实验冲击电压放电实验电力系统中的高压电气设备除了承受长期的工作电压以外，还要承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用，冲击电压试验就是用来检验各种高压电气设备的雷电过电压和操作过电压的绝缘性能。

一、实验目的1、了解冲击电压发生器的结构、产生冲击 电压的原理和操作方法；2、了解标准冲击波形和参数调整。

3、了解用分压器与示波器测量冲击电压的方法。

二、实验内容1、测量冲击电压波形，了解用分压器与示波 器测量冲击电压的方法。

2、标准冲击波形和参数调整方法。

三、实验装置及接线图1、实验设备 900kV冲击电压发生器 （本体） 截波发生器、陡波发生器、操作波发生器 控制操作台  分压器(电容式)  数字示波器  峰值电压表2、接线原理图T：高压试验变压器C：主电容R：充电电阻g1~g3：中间球隙 Rg：阻尼电阻Rf ：波头电阻 T.O：试品D：高压硅堆Rb：充电回路保护电阻 g0：点火球隙 g4：隔离球隙 Rt：波尾电阻 Cf ：包括负荷电容和电容分压器的电容3.冲击电压发生器的基本原理 充电过程（并联充电）充电完毕时：1、3、5、7对地电位为零。

2、4、6、8 对地电位为+U。

个球隙击穿电压稍大于U。

 放电过程（串联放电）球隙G0点火击穿，第一级C的电压与第二级C的电压叠加 使 G1击穿，如此类推，相当于把所有电容的电压串联起来， 在最后一级达到最高的电压值。

24681357四、实验步骤及方法1.检查冲击电压发生器的接线。

2.检查接地棒是否接地良好，调压器是否在零位。

示波器测量回路接线是否正确。

3.将球隙G0调节至适当位置（约2cm），G1－G3中间间隙适当加大。

4.将接地棒从冲击电压发生器的电容器上取下，作升压准备。

5.开启数字示波器电源，根据分压器分压后的电压幅值和被侧冲击电压波形的时长参数调节示波器相应的测 量参数。

6. 旋转合闸开关钥匙接通总电源，用鼠标点击操作 界面上的“接地打开”按钮，再点击“启动”按钮 和“开设试验”按钮，装置开始缓慢均匀升压，到 冲击电压发生器的每级电压接近预定的充电电压 时，停止升压，这时每级电压会缓慢升到预定的充 电电压值，此时启动点火装置，使冲击电压发生器 动作，同时可在示波器上观察冲击电压波形。

冲击试验操作界面7.观察示波器上显示的冲击电压波形，记录波形。

8.试验完毕，切断电源，用接地棒将冲击电压发生器的充电电容放电，并将接地棒挂在电容器高压 端。

标准冲击电压波形雷电冲击全波波形： 1.2  30% / 50  20%S雷电冲击全波试验测量曲线五、数据处理与分析1 ．通过示波器测量冲击电压的幅值。

2 ．对试验结果进行分析。

六、注意事项1．测量之前要进行2－3次的预放电。

2．每次测试完毕切断电源，将接地棒挂在充电电容器的高压端。

七、思考题：1．冲击高压是如何产生的？2．调整波头、波尾电阻的目的是什么？。