电子教案-高电压技术-第四章(5)-电子课件

电压波前。Cf充到最 大后，又与C0一起对 Rt放电，在被试品上 形成下降的电压波尾。
第四章 绝缘试验原理
2．多级冲击电压发生器工作原理
T ～
V Rb
C1R1
1
C2R3
3
5C5
Rf
G1
C1
2
G2
G3
G4
C2 r
4
C3
r6
Rt
C f
Cx
R2
C2R4 C4 R6 C6
图4-33 多级冲击电压发生器原理接线图
第四章 绝缘试验原理
工作原理 :
（1）并联充电。
试的和（验电C3变压2充）压为电器 正，串极T靠联和性近整放时电流，电源元R的件b及CV1充，构电由成电于整阻r充流分电电三G回源路路，向的当RC电交f 1、阻流C较电2小源
，充电所需时间较短，而C2充电回路的电阻较大，充 电充时电间时稍间长 足一 够些 长；时同，理全，部电C3容充先电C0后时达间到最充R长t电。电不Cf压过u。，2 设在
1
V1
2
C1
V2 C 2
R
u1
0
图4-28 倍压整流电路
第四章 绝缘试验原理
电源为负半波依次给
V1
Rf
左柱的电容充电，而 电源为正半波依次给
C1
V1
V2
C1
右柱电容器充电。空 C2
V2 C2
载时，n级串接的整 流电路可输出2nUm
Vn 1
Cx
Cn-1
Vn
Vn1
Cn 1
的直流电压。但随着 Cn 串接级数的增多，接 R
U0为整流电源电压（图4－33中节点1的电压），则
C1、C2和C3电容器充电完成图4后-34的多级电冲压击电均压为发生U器0，放电由时的于等
各个球间隙距离的放电电压均调到稍大值电于路U0，此时球
隙不会放电。
C0 C/n;Cf Cf CX;Rf Rf
第四章 绝缘试验原理
（二）操作冲击高压的产生 获得操作冲击电压的途径常用两种 利用雷电冲击发生器，适当改变其参数。
第四章 绝缘试验原理
一、直流高电压的产生
整流元件（高压硅 堆）V有两个主要 参数：一个是额定 电压，指允许加在 其上的最大反向电 压峰值；另一个是 额定电流，指允许 长时间通过它的直 流电流（平均值）
图 4－27 直流高压发生器
第四章 绝缘试验原理
（一）倍压整流直流电源
当U1为负半波时，电源变压器经V1 对C1 充电到Um ；正半波时变压器 电压与电容器C1上的电压叠加，经 V2 对C2 充电，如C1﹤C2，则很快 充到2 Um 。C1 =C2 ，C2 经过若 干周之后充到2 Um 。因为C1 和变 压器串联对C2 充电，电荷从C1 流 向C2 ，使C1 上的电压降低，所以 点1对地电位达不到Um ，C2 也充 不到2Um。但在下一个半周期时又 经V2 对C1充电Um ，因而在若干周 后，总可以将C2 充电到2 Um 。如 不计泄漏，C2 将保持2 Um 不变， C1 始终为Um 。点1对地电位在 0～2 Um 之间脉动。
图4-35 利用变压器产生操作冲击电压的原理接线图
第四章 绝缘试验原理
G Rf L 1 L 2
u
C0
Lm
C2
Um
0
Tcr
Tz
t
图4-36 利用变压器产生操作冲击
电压的等值电路
图4-37 操作冲击电压的波形
当球隙G击穿后，以充满电的主电容C0通过Rf、L1和L2 向C2充电，形成上升的电压波前；当C2上电压冲到最 大值后，C2与C0共同经Lm缓慢放电，C2上的电压缓慢 下降，形成下降的电压波尾，如图4－37所示。
U2
R2
C
U2
2
(a)
(b)
(c)
(d)
图4-39 不同类型冲击分压器的原理电路图
a 电阻分压器 (b)电容分压器 (c)并联阻容分压器 (d)串联阻容分压器
第四章 绝缘试验原理
3．高压脉冲示波器 4．冲击峰值电压表
第四章 绝缘试验原理
本章小结
①用兆欧表进行测量绝缘电阻和吸收比试验， 试验简单方便。使用屏蔽端子可消除外绝缘表 面泄漏电流及杂散电流的影响。对大容量试品 ，可根据吸收比的大小及变化趋势来判断绝缘 情况。 ②泄漏电流试验原理与绝缘电阻试验试验原理 相同，但不同的是前者直流电源由高压整流设 备供给的，可调节并可绘制直流电压与泄漏电 流的关系曲线，更容易发现缺陷。对接地被试 品，微安表应接在高压侧测量，要注意屏蔽与 安全的问题。
第四章 绝缘试验原理
三、试验中应注意的几个问题
（1）加在被试品上的试验电压的脉动系数应不大于3%。 （2）对绝缘做耐压试验时，应从零开始升压。在75%以 下时，应均匀缓慢地升高电压。超过75%试验电压之后 ，应以每秒2%的速度升到100%试验电压值，在此值 保持规定的时间后，切除交流电源，通过电阻放电。 （3）在确定直流耐压试验的时间时，一般加压时间在5 ～10min范围内，随设备的类型和容量大小而定。 （4）对某些电容量较大的被试品，将被试品放电时，必 须先通过限流电阻反复进行几次放电（相邻各次放电间 隙时间约1min）直到无火花时，方可直接接地放电。
适用于具有高阻抗的被试品
利用雷电冲击发生器与变压器联合产生
用于试验变压器自身
第四章 绝缘试验原理
1．利用雷电冲击电压发生器
原理上与产生雷电冲击电压时一样，只是操作冲击电 压的波前和半峰值时间均较雷电冲击电压长得多，这 就要求大大增加放电发生器的时间常数，需要调整放 电回路的的参数，即增大各种电容和各种电阻的值。 为了减小在主回路放电时通过充电电阻分流放电的影 响（它会使发生器的效率降低）则必须将各级充电电 阻的阻值加大，但是伴随着充电时间的增加和充电的 不均匀度大增。为此，在选择冲击电压发生器的参数 时，需要全面地考虑上述因素，才能达到良好的输出 波形。为了提高冲击电压发生器的效率，也可以用电 感调整波前，能获得较高的输出电压，波前的直线性 也较好。但是波形中稍带有振荡分量。
稳定，微安表选 0 :～50μA
或 0 :～100μA 。 为了防止高压电阻发生沿 面闪络而损坏微安表，可 在微安表两端并联放电电 压的放电管。
R
U av
μA
F
图4-31 高值电阻与微安表串 联测量电路
第四章 绝缘试验原理
用球隙测量直流高压，应注意以下几点： （1）当直流电压含有脉动分量时，球间 隙测出的是直流电压的最大值。 （2）应在尘埃和纤维尽可能少的大气环 境下测量。 （3）对球径D≤12.5cm球隙，或所测 电压不大于50kV时，均必须用石英水银 灯或放射性物质对球隙进行照射。 （4）测量直流电压时，球隙的保护电阻 可取的大一些。
第四章 绝缘试验原理
⑤变压器油中溶解气体的气相色谱分析常 用特征气体法、产气速率法、三比值法等 方法来判断故障性质。 ⑥交流高电压一般由试验变压器来产生。 交流高压电压测量一般用电容分压器、静 电电压表、球隙等。
第四章 绝缘试验原理
⑦某些交流电力系统的设备，例如较长的电缆 、较大的电容器、油纸类的绝缘材料等需要做 直流耐压试验。直流高电压由整流获得，一般 用电阻分压器配低压仪表，高值电阻与直流电 流表串联，静电电压表等进行测量。 ⑧冲击高电压由冲击电压发生器来获得，操作 冲击电压还可由冲击发生器和变压器共同获得 。冲击电压的测量主要由各种分压器配高压示 波器来完成。
第四章 绝缘试验原理
二、冲击高电压的测量
1．用球间隙测量
2．用分压器测量系统测量 分压器测量系统包括：①从被试品接到分 压器高压端的高压引线；②分压器；③连 接分压器输出端与示波器的同轴电缆；④ 示波器。如果只要求测量峰值，则可用峰 值电压表代替示波器。
第四章 绝缘试验原理
在分压器高压侧施加一个单位阶跃波，理想情 况下，分压器低压侧输出的也应该是阶跃波， 只是幅值按分压比减小。但实际上由于分压器 存在各种非理想的因素，输出电压并不是阶跃 波，而可能是近似按指数规律上升或衰减振荡 的波形。将这个曲线乘以分压比，归算到输入 端，就得到归算后的的单位方波响应g(t),再与 输入的单位方波比较，它们之间形成的面积叫 做方波响应时间T，T的值越大，表示分压器的 失真愈大，实际上，按部分响应时间Ta及过冲 β这两个特性来衡量误差，更为适当。
Vn
u1
Cn
入负载时脉动系数和 压降迅速增大。
:
图4-29 串接整流电路
第四章 绝缘试验原理
二、直流高电压的测量
1．用静电电压表测量
U
U
2 av
(U )2
/2
直流电压的平均值
脉动分量幅值（最大值与最 小值差值得一半）
当脉动系数不超过3%时，可认为 U Uav
第四章 绝缘试验原理
2．用电阻分压器配合低压仪表测量
K U1 R1 R2
U1
U2
R2
分压器高压 分压器低压臂电
R1
臂电阻；
阻与测量仪器内 R2
阻值并联后的等
U2
V
效电阻。
图4-30 电阻分压器测量电路
第四章 绝缘试验原理
3.用高值电阻与直流电流表串联
此法只能测其电压平均值。
高压电阻R的阻值由被测 电压和电流决定的。一般 R取10～20 M,要求阻值
第四章 绝缘试验原理
2．利用雷电冲击电压发生器与变压器 的联合
C0是冲击电压发 生器的主电容； L1和L2分别为变 压器低压绕组和 高压绕组的漏感； Lm为变压器的励 磁电感； C2为变压器高压 侧对地电容。 以上各量均折算 到低压侧。
V Rb 1 R1 3
T
G1
G2 Rf
C1
C2
2 r4
R2
R4
第四章 绝缘试验原理
u 1.0
T g(t)
u
1.0
Ta g(t)
0
0
t a)
(b)
t
图4-38 冲击测量系统的方波响应
a)指数性 b 振荡型
第四章 绝缘试验原理
冲击电压分压器按其结构可分为：电阻型；电 容型；阻容并联型；阻容串联型。
U1
U1
R1
C1
R2
C
U2
2
U2
U1
R1 C1
U1
R1 C1
C 2
第四章 绝缘试验原理
§4.8 冲击耐压试验
第四章 绝缘试验原理
一、冲击高压的产生
（一）雷电冲击电压的产生
பைடு நூலகம்
V
G
Rf
T
C0在被G隔离状态下 由整流电源充到稳压
电压U0。G被点火击
C0 R t
C f 穿后，C0上的电荷一
面经电Rt放电，同时
也经Rf对Cf充电，在
被试品上形成上升的
图4-32 冲击电压发生器原理电路图 C0-主Cf电-波容前电R容f-波前Cx电-被阻试品G-隔离间隙
第四章 绝缘试验原理
③介质损耗角正切值测量，在现场常用QS1 型电桥，接线有正接法和反接法之分，前者 用于被试品两极对地均绝缘的情况，后者用 于被试品一极接地的情况。现场测试时要受 到电场和磁场的干扰，消除电场干扰的方法 有主要有移相法和倒相法。 ④局部放电试验是一种新的对早期电力设备 缺陷进行检测有效的工具，检测局部放电的 主要方法是脉冲电流法。