高电压工程07.pptx
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,第7章稳态高电压的测量,知识框图,1、什么是稳态高电压?
主要是指工频交流高压和直流高压;频率在一定范围以内的高频高压,或脉动成分很大的直流高压。
2、高电压测量系统的定义:
有关高电压试验技术的国家标准GB/T16927.2,把用来进行高电压或冲击电流测量的整套装置称为测量系统。
3、测量系统的分类:
标准的测量系统,具有较高的测量标准度;认可的测量系统,实验室中一般使用的系统,可用标准测量系统进行比对并加以校准。
一.一、概述,测量系统,转换装置,传输系统,测量仪器,4、测量系统的组成:
一.二、转换装置,转换装置是将被测的量转变成指示仪表或记录仪器所常用的分压器就是由高压臂阻抗和低压臂阻抗组成的一种转换装置,还有电压互感器和电流互感器也是转换装置。
由于高电压实验室中所要测的电压值常常比现有电压互感器的额定电压高许多,特制一个超高压的电压互感器是比较昂贵的,所以采用别的方法来测量交流高电压。
而分压器有高压直流分压器和高压交流分压器。
1、高压直流分压器,能用来测量直流高压的分压器是由电阻元件组成的分压器,如图1所示为直流电阻分压器接线图。
由电阻分压公式得,其分压比应为,图1直流电阻分压器,误差分析:
造成电阻分压器测量误差的主要原因是电阻的不稳定性。
造成R1,R2实际值变化的原因可归结为3个:
电阻本身发热或环境温度变化;电阻原件上或附近电晕放电;绝缘支架漏电。
措施:
可以在分压器内充以变压器油,因为变压器油既起到加强散热的作用,又增加了绝缘强度。
实物图,由于电容分压器基本上不消耗有功功率,不会由此造成高的温升而形成误差,故测量交流高电压大多采用电容分压器,只有在电压不很高,频率不过高时才采用电阻分压器。
如图2所示为交流电容分压。
纯电容分压器的分压比为,2、高压交流分压器,图2交流电容分压器,误差分析:
频率越高,电阻越大,杂散电容越大,测量误差也就越大。
电容分压器有两种主要的形式:
分布式电容分压器,它的高压臂有多个电容器元件串联组成;集中式电容分压器,它的高压臂使用一个气体介质的高压标准电容器。
实物图,高压交流分压器,传输系统是将转换装置的输出信号传递到测量仪器的一套装置。
传输系统一般由带终端阻抗的同轴电缆组成。
三、传输系统,四、测量仪器,测量仪器是单独或与外加装置一起进行测量的装置。
测量仪器,球隙,高压静电电交流峰值电压表压表,1、测量球隙,球隙法主要用于交流电压,标准全波冲击电压(包括雷电波和操作波)的峰值测量,另外,也可以用它测量较高频率下的衰减和不衰减交流电压,但对频率值和电压值有一定的限制,因球隙放点是与电压峰值相关,所以测量的是电压峰值。
测量球的标准球径D为:
2cm,5cm,6.5cm,10cm,12.5cm,15cm,25cm,50cm,75cm,100cm,200cm,可测的电压峰值从几千伏到近2000kV。
测量球隙接线图如图3所示:
图3测量球隙接线图C0试品;G球隙图3中R1是保护变压器用的防振电阻;R2是与球隙串联的保护电阻。
实物图,测量球隙,2、高压静电电压表,加压于两个相对的电极,由于两极上分别充上异性电荷,电极就会受到静电机械力的作用,测量此静电力的大小,或是测量由静电力产生的某一电极的偏移(或偏转)来反映所加电压大小的表计称为静电电压表。
平板电极间的电场和静电吸力如图4所示:
+,___________图4平板电极间的电场和静电吸力,通过计算可知,力的大小可表达为,单位为N或,单位为kV由上式可见,电场作用力与电压的平方成正比。
静电电压表有两种类型:
绝对静电电压表;工程上用的静电电压表,非绝对仪。
用静电电压表直接测量交流和直流高电压,还可以测量频率高达1MHZ的高频电压。
静电电压表示意图如图5所示。
图5静电电压表示意图1电极;2张丝;3反射镜;4阻尼片;5活动电极,实物图,高压静电电压表,决定绝缘击穿的是交流高电压的峰值,所以测量峰值的电压表,即峰值电压表比静电电压表更具有重要的意义,目前应用下列几种类型的峰值电压表。
利用电容电流整流测量电压的峰值利用电容电流整流测量电压峰值的原理如图6所示。
3、交流峰值电压表,图6利用电容电流整流测电压峰值的接线图,在图6中C为高压标准电容;D1及D2为整流用二极管;A为动圈式电流表。
当流过不同方向的电流时,分别由D1及D2导通。
在一个周期T内流过电流表的平均电流为即,所以电流表所测的平均电流分别和C,f及Um成正比。
利用整流的充电电压测量电压峰值,从图7所示的电路可见,只要用高内阻的电压表测量滤波电容C上的直流充电电压,就可得到交流的峰值电压。
由于有可能紧接着要测量较低的峰值电压,所以C上必须接有并联电阻R,使它能及时把刚测过的电压从电容C上放掉,为此也可以用一个与R相串联的微安表读数Id来反映峰值电压。
图7利用电容器C上的整流充电电压测量峰值,由图8可知,微安表反映的是脉动电压的平均值Ud而不,而,图8上图中电容C上的电压波形,最简单的一种有源数字峰值表的原理图如图9所示。
其中,A1为一运算放大器,实际上是一电压比较器;A2是电压跟随器;ADC为模数转换器。
图9有源数字峰值表的原理图,有源数字式峰值电压表,实物图,交流峰值电压表,五、总结,1、测量过程实现框图,+,-2、稳态电压的测量方法利用测量球隙和高压静电电压表直接测量通过分压器来扩大一些仪表和仪器的电压量程采用光电测量法,
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