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V?
—静电电压表,20KV/5OKV,1.5级;
V3—交流电压表或示波器;
&
一变压器保护电阻,10~20K。
;
R2—球隙保护电阻;
CX—试品
三、实验说明
工频高电压试验装置通常由调压器、试验变压器、保护电阻、分压器和静电电压表以及球隙等组成。
试验变压器的工作原理与电力变压器相同,但由于工作条件和工作任务的不同,试验变压器具冇工作电压高、变比大、漏抗大、绝缘裕度小、容量小、工作时间短等特点。
其主要类型有单套管金属外壳型试验变压器、双套管金属外壳型试验变压器、绝缘外壳型试验变压器和串级试验变压器。
进行工频高电压试验时,要求试验电压从零开始,均匀升压,因此必须使用调压设备。
调压设备主要有四种:
自藕调压器、感应调压器、移卷调压器和电动发电机组。
保护电阻用固体电阻或水电阻。
R1的阻值一般按每伏选取,R2的阻值可按每伏0.1〜0.50选取,并应校验Rl、R2的外表而绝缘强度。
在试验电压下,当试品发生击穿、闪络或球隙放电时,Rl、R2不应发生沿面闪络,且貝有相应的热容量,其长度可按每米150〜200kV(冇效值)选取。
静电电压表是测量工频高电压的常用电压表,它是一种测量静电力大小的表计。
根据测量原理的不同,可分为绝对静电电压表和相对静电电压表,后者被广泛用丁•工程测量。
由于静电电压表的输入阻抗及同冇振荡频率都很高,所以常被用于直流电压及宽频带范围的交流电压的测量。
国产高压静电电压表的型号及规格列于表1中。
当被测电压很高时,现有表计的量程不能满足直接测量的要求,这时可以用表1的低量程表计与分压器相配合,通过测量分压器低压臂上的电压,再乘以分压比即可得到被测高电压的数值。
在不考虑分压器周围物体及大地对分压器的影响时,电容分压器的分压比可分别用下式计算:
式中Kc是屯容分压器的分压比;
Ci和C2电容分压器高、低压臂的电容值。
表1国产高压静电电压表的型号及规格
型号
量程
仪表等级
Q2—V
75—150—300V/750—1500—3000V
1.0
Q3—V
7.51530kV
1.5
Q4—V
20—50—100
Q5—V
基本上同Q2—V
Q7—V
同Q2—V
0.2
Q8—V
50—100—200kV
Q9—V
200—500kV
2.5
Qll—V
0—10—20—50kV
使用球隙测量电压时,球隙的放电电压与球的直径D及球隙距离S有关。
当S/DS0.5时,测量电压的误差不超过±
3%。
由于气体放电的分散性,因此测量吋要求取连续三次放电电压的平均值作为测量结果,且每次放电电压值与平均值的偏差应不大于±
3%,否则应重测。
为防止游离气体对放电电压的影响,每次放电的间隔吋间不得小于lmin。
测量球隙在非标准大气条件下测得的放电电压值需进行大气条件校正。
当空气的相对湿度大于90%吋,将使放电的分散性增大,此时不宜进行高电压试验。
做校正曲线时,应接上试品,一般允许加压至试验电压的80%,求得不同球隙距离时的放电电压和低压表读数的对应关系,绘制成校止曲线,并用外推法把曲线延伸到所需的试验电圧值,最后把球隙距离调整到试验电压所对应的距离的1.2倍左右,此时测量球隙即为保护球隙。
四、实验内容
1、根据实验要求选用实验设备、仪器和仪表。
2、调整静电电压表底部的水平调节螺丝,直到其水准仪指示静电电压表处丁水平位置为止。
选择好各冇关仪表的量程,熟悉冇关试验变压器的控制回并使调压器处于零位。
3、按图1接线,但不接试品,从小到大依次改变测量球隙距离S,求出U=f(S)曲线,并同时记录低压测电压表VI和高压侧静电电压表V2的读数。
4、接上试品,重复实验步骤(3)。
5、拆去球隙,在接有试品的情况下,用工频分压器配合低压静电电压表V3,在试验电压的0.25、0.5、0.75和1.0倍下,分别进行lmin高压耐受试验,并记录相应电压表VI、V2、V3的读数。
6、记录试验时的大气条件。
五、实验注意事项
1、进行高电压实验必须严格遵守高电压实验安全规则。
在靠近或接触高压带电设备前,必须在电源断开的情况下,同时挂好接地棒,方可靠近或接触这些设备。
2、进行工频高电压实验时,应根据试品的电容量和所要求的试验电压值,校核试验变压器的容量。
3、试验中如发生异常情况(如在试验电压下,lmin内发生试品击穿或闪络等),应立即跳闸,切断高压电源,并将调压器降至零位,再断开电源,排除界常。
4、做校正曲线时,应注意球隙测量的电压值必须与静电电压表所测的电压值进行换算,使二者所表示的电压值相一致,比如都为交流电压的有效值。
六、实验报告要求
1、作出工频试验变压器空载和负载情况下的校正曲线U=f(Vl),并将用测量球隙测得的校止曲线与用静电电压表测得的校正曲线画在同一坐标纸上,比较、分析二者的差异。
2、把由分压器配合低压静电电压表测量所得的试验电压值与用高压静电电压表测得的试验电压值进行比较,分析二者的井界。
3、按高压静电电压表直接测得的电压数值来校验实验中所用的分压器的分压比,与通过计算所得的分压比进行比较,分析二者的差异。
七、思考题
1、做工频高电压试验吋,为什么强调调压器必须处于零位吋才允许合闸?
2、什么是容升效应?
在工频高电压试验中,容升效应冇何危害?
如何避免?
3、工频试验变压器在空载和负载情况下的校正曲线有何不同?
为什么?
4、对与分压器低压臂相并联的电压表有何要求?
实验二冲击电压的产生和测量
一、实验目的
1、熟悉多级雷电冲击电压发生器的基本原理、接线和整体结构。
2、掌握多级雷电冲击电压发生器的操作方法、同步调节及电压波形调节的方法。
3、掌握用冲击电压分压器和测量球隙测量冲击电压的方法。
4、了解冲击电压测量系统的匹配方式。
实验装置
实验是在本试验室的三级单边高效率雷屯冲击电压发生器上进行,每一级电容器的最高充电电压为150KV,最高输出电压为450KVo下图1为该冲击电
K—电源开关;
T]—单相调压器;
T2—试验变压器;
D—高压硅堆;
Ro—保护电阻;
R,—充电电阻;
Rt—波前电阻;
Rt—波尾电阻;
CO—各级主电容;
C—负荷电容G—点火球隙;
G,~G4—中间球隙;
G、C2—弱阻尼电容分压器的岛、低压臂电容;
C?
—串接电容元件(C3=C2);
r—分压器高压臂的弱阻尼电阻:
Z—测疑电缆的波阻抗;
R—匹配电阻
(R=Z);
CRO一高压脉冲示波器;
Vi—交流电压表;
—静电电压表
三、实验内容
1、根据图5・1,对照实验所用的多级冲击电压发生器,绘出其原理接线图,检杳和记录所用设备、仪器、仪表及主要元件的型号、规格和技术参数。
2、熟悉多级冲击电压发生器和高压示波器(或其它高频数字存贮示波器)的操作使用方法,调节冲击电压发生器输岀电压的波形,使Z符合规定的标准雷电冲击电压的波形。
3、调节好点火球隙及其它各球隙距离,在合适的位置放置好示波器的触发天线,并根据所用分压器的类型连接好分压器——示波器测量系统。
4、均匀地升高电压,使冲击电压发生器的第一级主电容充电到预定值,并延长一定的充电时间(3〜5s),待最后一级主电容上的充电电压与第一级主电容的充电电压相等后,按”触发点火”按钮,点火球隙放电,各级球隙应同步放电;
否则,应重新调节各球隙距离,直到各级球隙动作达到同步。
5、用测量球隙的50%放电法测量冲击电压幅值。
6、用分压器——示波器系统测量冲击电压,并拍摄冲击电压波形图。
7、记录实验时的大气条件。
四、实验注意事项
1、每次调节球隙距离时都应首先对各级电容器放屯,再把接地棒挂在所要调节的铜球上,然后才可进行调节。
2、实验前认真阅读“泰克示波器的使用方法"
3、两次冲击试验的间隔时间不得少T30so
4、采用分压器——示波器测量系统吋,应注意匹配电阻的选择和接线方式,以便正确计算分压比及获得良好的冲击电压波形。
五、实验报告要求
1、简述所用冲击电压发生器的基本工作原理,并画出其实际原理接线图,标出各设备、仪器、仪表及主要元件的型号、规格和主要技术参数。
2、对实测效率和计算效率进行比较,判明所用的多级冲击电压发生器属于何种效率回路。
3、拍摄雷电冲击电压波形图,实测其波形参数Tf、Tt,并与计算值进行分析比较。
4、按实验吋的大气条件,对用球隙所测的数据进行大气条件校正。
5、将用分压器——示波器系统和测量球隙所测的冲击电压值进行分析比较。
六、思考题
1、如何提高多级冲击屯压发生器的效率?
2、当测量用分压器为电阻分压器时,对测量回路有何要求?
3、为什么不能用高压静电电压表测量冲击电压?
实验三冲击电流的产生和测量
1.熟悉冲击电流发生器的基本原理、接线和结构特点以及使用操作方法。
2•了解影响冲击电流波形的因素,掌握调整冲击电流波形的方法。
3.掌握用分流器和分压器配合高压示波器测量冲击电流及避雷器阀片残压的方法。
二、实验装置接线图
实验装置:
成套的冲击电流发生器一台、分流器、高压脉冲示波器、接地棒以及试品(避雷器阀片)等。
实验接线如图1所示:
图1冲击电流发牛:
器实验回路
口一单相调压器;
丁2—实验变压器;
r—充电电阻;
Rm—测电阻用的高阻值电阻;
UA—直流微安表;
匕一交流电压表;
C—主电容;
L、R—放电回路调波电感和调波电阻;
ZrZ2—分压器高、低压臂阻抗;
S—分流器;
G—球隙;
Uo—触发脉冲;
P—避雷器阀片;
CRO—高压示波器
(1)熟悉实验用冲击电流发生器的基本原理和结构,参照图1完成实验接线及测量系统的接线。
(2)熟悉冲击电流发生器的操作方法和高压示波器的使用方法,熟悉触发球隙及调波电感、调波电阻的调节方法。
(3)将调波电感、调波电阻及式品短接,施加较低的充电电压(数千伏),观察并拍摄放电电流波形。
(4)拆除上述短接线。
当试品釆用1〜2片避雷器阀片时,调节球隙距离和电感L、电阻R的大小,使冲击电流的波形接近于8/20|is,幅值接近于5RA,测量通过阀片的冲击电压和残压的波形。
(5)保持上述接线不变,改变冲击电流的大小(即改变主电容的充电电压,并调整触发球隙的距离),观测各电流幅值及相应的阀片残压值(至少测5个值,其最大冲击电流的幅值不超过5kA)o
(1)实验冋路的连接线必须牢固可靠,导线截面的选择应能满足冲击电流5kA的通流要求。
(2)由于冲击电流数值大、变化快,一根很短的导线都会引起可观的压降,一个很小的回环也会感应出可观的电压,在实验屮应尽可能缩短连接线,减小回环,以便减小测量误差。
(3)曲于实验中冲击电流幅值较大,因此回路放电吋地电位升高明显,应注意各种测量仪器和控制台内触发装置的安全,采取必要的保护措施,如加装过屯压保护器、采用隔离变压器供电等。
(4)用短路法求放电冋路的固有电感和固有电阻时,主电容的充电电压不宜过高,否则会使放电电流过大,损坏测试仪器和设备。
(5)每次调波或更换试品及调节球隙距离时,均需切断电源,并对主屯容进行充分放电。
放电必须先经过放电电阻放电再直接放电,然后把接地棒挂在主电容器上,以确保人身安全。
(6)当所用冲击电流发主器的充电冋路为L・C谐振型恒流充电冋路时,在任何情况下都不允许负载侧处于开路状态,否则会出现危险的谐振过电压,损坏有关的元器件,造成事故。
(1)根据所用冲击电流发生器的基本元件参数,计算其最人标准雷屯冲击屯流的数值以及对调波电感而后调波电阻的耍求,并与实测值进行分析比较。
(2)根据示波图,计算避雷器阀片试验的雷电冲击电流波形参数、电流幅值和相应的阀片残压值。
(3)绘制避雷器阀片的伏■安特性曲线,计算阀片的非线性系数。
(1)测量冲击电流的分流器有哪几种类世?
试说明其优缺点。
(2)测量阀片的残压时,分压器一示波器系数如何匹配?
实验四直流高压的产生和测量
一、实验目的
1、熟悉直流倍压电路的基木原理、接线和整体结构。
2、掌握直流电压发生器的操作方法及其测量方法。
3、了解绝缘泄霜电流随施加电压的变化情况。
二、实验装置
实验利用本实验室直流高压倍压装置完成,主耍是用来对一些直流设备或是对设备进行工频交流试验时对试验容量要求较大的情况。
本实验中用到的高压发生器其最大输出电压400kV,最大容量1200Wo图1即为实验屮使用的直流高压倍压电路原理接线图,通过改变装置的充电电圧值来达到实验所需直流电压的耍求。
图1直流高压发牛器原理接线图
图中各元件分别为:
T、高压试验变压器
V、整流元件(硅堆)
C、充电电容
、保护电阻
Rr>限流电阻
Gi、L、保护球隙
T.0.、带测试品
三、实验内容
1、根据图6-1,对照实验所用的直流高压倍频电压发生装置,绘出其原理接线图,检查和记录所用设备、仪器、仪表及主要元件的型号、规格和技术参数。
2、熟悉实验室用直流高压发生器的操作方法,通过调节电压粗调电位器和电压息调电位器使试验输出电压达到规定的要求。
3、试验中先检查相关接线是否正确,将粗、细调电位器冋零,而后打开电源开关,此吋绿灯亮,风扇开始工作;
按下红色按钮,如红灯亮说明发生器可以止常产生高压,如红灯不亮,检杳粗、细调电位器是否归零;
顺时钟旋转粗调电位器使输出电压达到要求电压附近,再调节细调电位器至要求电压值。
实验完成后降压、降粗细调电位器回零后,按绿色按钮,此吋红灯灭,绿灯亮,随后皆可以将电源开关关闭。
4、从电压发生器测量装置面板上读出试验电压值及其泄露电流值,并观察升压过程屮施加电压与泄露电流的关系。
5、在试验过程中为使施加电压不会超过某一预定值,可以事先设置一过电压值,当施加电压超过限度时,高压发生装置自动断电。
6、记录试验过程屮的气候条件。
1、注意试验气候条件,防止试验器内部产生凝露而影响正常工作;
如出现凝霜需用配套的驱霜帽套将倍压器中的凝霜消除。
2、使用前要检查是否按规定接好接地线,特别注意达电容试样放屯电流在接地线上的电压降对空纸箱得过电压反击。
3、放电棒的地线不允许接在操作箱得接地桩头上,应接在试品的接地线上。
4、进行人屯容设备试验时,需要注意试验屯源和屯源线容量的问题。
5、对试站放电吋不要将放电棒立即接触试品,先将放电棒靠近试品,至一定距离后空气间隙开始游离放电,待被试品电压降低到较低值后才将放电棒接触试品放电,最后一直接挂上地线放电。
1、简述所用直流高压发生器的基木原理,并画出其实际原理接线图,标出各设备、仪器及主要元器件的型号和规格。
2、利用直流高压发生器测量装置获得的规定的直流电压值,并记录对应泄霜屯流值。
3、记录直流电压升压过程屮对应泄露电流的变化情况,并绘岀对应曲线。
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