课件：山东大学单片机原理第七章.ppt

山东大学电气工程学院 1,电力系统工程基础 高压篇,张 黎 ,山东大学电气工程学院 2,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论 7.2 电介质的击穿特性 7.3 电气设备的实验,山东大学电气工程学院 3,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,空气是最廉价的绝缘材料，用之不尽； 气体击穿理论相对完整； 分析气体击穿仍是绝缘分析的基础。 多样性、随机性的影响因素，难以精确计算气体放电过程；,山东大学电气工程学院 4,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,输电线路遭受雷击,山东大学电气工程学院 5,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,美国俄克拉荷马州塔尔萨市上空出现的闪电奇观,山东大学电气工程学院 6,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,空气是良绝缘体：500-1000对离子/cm3, 带电质点极少； 绝缘击穿：由绝缘状态到导体状态的变化。电极电压增加 时，电流剧增；,山东大学电气工程学院 7,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,辉光放电：充溢电极空间，绝缘状态； 电晕放电：高场强附近出现发光薄层，仍绝缘状态； 刷状放电：电晕极伸出细亮断续放电通道，未击穿； 火花放电：贯通两极细亮断续放电通道，间歇击穿； 电弧放电：持续贯通两极细亮放电通道，完全击穿；,山东大学电气工程学院 8,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,原子能级 激励 电离 质点的平均自由行程,四个概念：,原子能级 以电子伏为单位 1eV=1V1.610-19C=1.610-19J,山东大学电气工程学院 9,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,原子激励 原子在外界因素作用下，电子跃迁到能量较高（低轨道到高轨道）的状态，所需能量称为激励能We。 激励状态恢复到正常状态时，辐射出相应能量的光子，光子的频率为f W=hf,山东大学电气工程学院 10,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,原子电离 在外界条件作用下，电子脱离原子核束缚，称为电离。电离所需的能量叫电离能。 气体电离能一般为10-15eV 激励能是否小于电离能？ 已获得激励能，只需要获得电离能-激励能的能量即可电离。 SF6激励能小，电离能很大。电负性气体。（最理想的气体 电介质）,山东大学电气工程学院 11,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,质点的平均自由行程 一个质点在每两次碰撞间自由地通过的距离称为自由行程。平均自由行程 是众多质点自由行程的平均值。 电子在其自由行程内从外电场获得动能，能量除决定于电场强度外，还和其自由行程有关。,山东大学电气工程学院 12,第7章 高电压绝缘与试验,7.1 气体放电的基本理论,气体电子和离子的自由行程是它们与气体分子发生碰撞时的行程。 电子的平均自由行程比分子和离子的大得多。 分子密度越大，质点的平均自由行程越小，自由行程正比于T/p。在温度高压力小的气体中带点质点的平均自由行程大。,山东大学电气工程学院 13,7.1.1 带电粒子的产生与消失, 带点质点的产生,（2）光电离,普朗克常数6.6310-34Js,（1）碰撞电离,第7章 高电压绝缘与试验,最主要形式,Wi一般为10-15eV 对应的波长为200-300nm 一般可见光波长为400-750nm,山东大学电气工程学院 14,7.1.1 带电粒子的产生与消失, 带点质点的产生,第7章 高电压绝缘与试验,常温远不足以引起空气电离。 热电离实质上是热状态产生的碰撞电离和光电离的综合。,山东大学电气工程学院 15,（4）表面电离,（a）正离子撞击阴极 （b）光电子发射 （c）强场发射 （d）热电子发射,7.1.1 带电粒子的产生与消失, 带点质点的产生,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 16, 带电质点的消失,（1）带电质点向电极移动并进入电极形成回路电流。 （2）带电质点的扩散 带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，从而使浓度变得均匀的过程，称为带电质点的扩散。电子的热运动速度高、自由行程大，所以其扩散比离子的扩散快得多。,7.1.1 带电粒子的产生与消失,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 17,（3）带电质点的复合 带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来，这种光辐射在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。带电质点的复合率与正、负电荷的浓度有关，浓度越大则复合率越高。, 带电质点的消失,7.1.1 带电粒子的产生与消失,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 18,(4)吸附效应 某些气体的中性分子或原子对电子具有较强的亲和力，当电子与其碰撞时，便被吸附其上变成负离子，同时放出能量，成为吸附效应。 吸附效应能够有效地减少气体中的自由电子数目，从而对碰撞电离中最活跃的电子起到强烈的束缚作用，大大抑制电离因素的发展。SF6, 带电质点的消失,7.1.1 带电粒子的产生与消失,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 19,7.1.2低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律,电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小,电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱（良好的绝缘状态）,电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的,电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿）,外施电压小于Uc时的放电是非自持放电。电压到达Uc后，电流剧增，间隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 20, 电子崩,电子碰撞电离系数：代表一个电子沿电力线方向行经1cm时平均发生的碰撞电离次数。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 21, 自持放电条件,汤逊自持放电判据 即,表示一个正离子到达阴极使阴极表面平均释放的自由电子数。 值与阴极材料、气体种类有关。阴极的表面状况（光洁度、污染程度等）对 也有一定影响。 这就是汤逊自持放电判据。 包含的物理意义为：一个电子从阴极到阳极途中由于电子崩而造成的正离子数为 ead-1 ,这批正离子在阴极上造成的二次自由电子数应为(ead-1) ，如果它等于1，就意味着那个初始电子有了一个后继电子，从而使放电得以自持。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 22,上述过程可以用下图的图解加以概括，当自持放电条件得到满足时，就会形成图解闭环部分循环不息的状态，放电就能自己维持下去，而不再依赖外界电离因子的作用了。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 23, 巴申定律,气体密度对击穿的影响,第7章 高电压绝缘与试验,notes：温升单位k与的区别 k=273.1+,环境温度25，温升小于45k，意指温度小于 70，温升小于45，意指温升小于20k。,山东大学电气工程学院 24,7.1.3 流注放电理论,实测表明汤逊理论不适用于d值较大的情况。,形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷使原电场明显畸变，大大加强了崩头及崩尾处的电场。,电子崩中电荷密度很大，所以复合过程频繁，放射出的光子在崩头或崩尾强电场区很容易引起光电离。二次电子崩的主要来源是空间的光电离。,（1）流注的形成条件,第7章 高电压绝缘与试验,（Streamer discharge）,山东大学电气工程学院 25,流注自持放电条件（即形成流注的条件）,汤逊放电理论与流注放电理论的比较：,流注理论可以解释汤逊理论无法说明的pd值大时的放电现象。如放电为何并不充满整个电极空间而是细通道形式，且有时火花通道呈曲折形，又如放电时延为什么远小于离子穿越极间距离的时间，再如为何击穿电压与阴极材料无关。 两种理论各适用于一定条件的放电过程，不能用一种理论取代另一种理论。,第7章 高电压绝缘与试验,7.1.3 流注放电理论,山东大学电气工程学院 26,7.1.4不均匀电场气隙的击穿 电场不均匀程度的划分,电场不均匀程度一般可用电场不均匀系数f来描述：,f=1时为均匀电场；f4以上时属于极不均匀场,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 27, 极不均匀场中的电晕放电,1.电晕放电现象 在极不均匀电场中，当电压高到一定程度后，在空气间隙完全击穿前，大曲率电极附近会有薄薄的发光层，这种现象成为电晕。电晕层仅限于高场强电极附近的薄层内。 危害：功率损耗、电磁干扰、噪声污染 对策：采用分裂导线 利用: 在某些情况下可以利用电晕放电产生的空间 电荷来改善极不均匀场的电场分布，以提高 击穿电压。削弱冲击电压幅值和陡度。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 28,2.电晕的起始电压与起始场强,开始爆发电晕时的电压称为电晕起始电压Uc，此时电极表面的场强称为电晕起始场强Ec。 对于同直径的两根平行圆导线,m为表面粗糙系数，光滑导线m=1；不光滑导线全面发生电晕m=0.82，局部发生电晕m=0.72；为空气相对密度，=pT0/(p0T)；r为导线半径。于是：,第7章 高电压绝缘与试验, 极不均匀场中的电晕放电,山东大学电气工程学院 29,极不均匀电场中放电的极性效应,负极性棒板间隙的电晕起始电压比正极性棒板电极低 负极性棒板间隙击穿电压比正极性棒板电极高,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 30, 稳态电压下的气隙击穿,1 均匀电场中的击穿特性,特点： （1）均匀电场中电极布置对称，击穿无极性效应； （2）均匀场间隙中各处电场强度相等，击穿所需时间极短，其直流击穿电压、工频击穿电压峰值、50%冲击击穿电压相同； （3）击穿电压的分散性很小。,7.2电介质的击穿特性 7.2.1气体电介质的击穿,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 31,2. 极不均匀电场中的击穿,不对称布置的极不均匀场间隙的极性效应很明显。,尖板和尖尖空气间隙的直流击穿电压,尖尖和尖板空气间隙的工频 击穿电压（有效值）,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 32, 雷电冲击电压下的击穿,1.标准雷电冲击电压波形,标准雷电波的波形： T1=1.2s30， T2=50s20 对于不同极性：+1.2/50s或-1.2/50s,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 33,2.雷电冲击电压下气隙的击穿特性 （1）放电时延,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 34,（2）50冲击击穿电压及冲击系数,50击穿电压 多次施加电压时有半数会导致击穿的电压值Ub50 。,2. 冲击系数 同一间隙的50冲击击穿电压与稳态击穿电压Uss之比 。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 35,（3） 伏秒特性,伏秒特性：在同一冲击电压波形下，击穿电压值与放电时间（或电压作用时间）的关系。,用实验确定间隙伏秒特性的方法：保持冲击电压的波形不变，逐渐升高电压使间隙发生击穿，并根据示波图记录击穿电压U与击穿时间t。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 36,电气设备绝缘的伏秒特性和避雷器的伏秒特性 （a）正确配合 （b）不正确配合,（4）伏秒特性的应用,第7章 高电压绝缘与试验,问题：哪个间隙起到保护作用？,山东大学电气工程学院 37,提高气隙击穿电压的措施,改善电场分布的措施,（1）改变电极形状 例如采用屏蔽罩、扩径导线等增大电极曲率半径，或改善电极边缘形状以消除边缘效应。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 38,（2）利用空间电荷对原电场的畸变作用 例如利用电晕放电产生的空间电荷来改善极不均匀场间隙中电场分布，从而提高间隙的击穿电压。 此种提高击穿电压的方法仅在持续作用电压下才有效，在雷电冲击电压下并不适用。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 39,高气压的采用,均匀电场中几种绝缘介质的击穿电压与距离的关系,12.8MPa的空气 20.7MPa的SF6 3高真空 4变压器油 50.1MPa的SF6 6大气,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 40,强电负性气体的应用,（1）SF6和一些氟里昂气体属于强电负性气体，其绝缘强度比空气高得多，因此用于电气设备时其气压不必太高，使设备的制造和运行得以简化。 （2）氟里昂12（CCI2F2）的绝缘强度与SF6相近，其液化温度也可满足户内设备的条件，但为保护大气中的臭氧层，国际上早已将氟里昂12列入第一批需限制和禁用的氟里昂。 （3）SF6的价格较高，用于断路器时（气压在0.7MPa左右）液化温度不能满足高寒地区要求，在工程应用中有时采用SF6混合气体。已得到应用的混合气体是SF6-N2混合气体，通常其混合比在50%50%左右，其液化温度能满足高寒地区要求，绝缘强度约为纯SF6的85左右。 （4）SF6气体温室效应相当于CO2的23900倍，且SF6气体不会自然分解，在大气中寿命长达3200年。因此目前的技术发展趋势是在SF6用气量大的气体绝缘管道输电线中改用SF6含量较小的N2-SF6混合气体（SF6的含量为20时，混合气体的绝缘强度为纯SF6的75左右）。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 41,高真空的采用,间隙距离对击穿的影响： 规律：击穿场强随间距的增加而降低。 原因：随着间隙距离及击穿电压的增大，电子从阴极到阳极经过了巨大的电位差，积聚了很大的动能。高能电子轰击阳极时能使阳极释放出正离子及辐射出光子。正离子及光子到达阴极后又将加强阴极的表面电离。在此反复过程中产生越来越大的电子流，使电极局部气化，导致击穿。,击穿机理： 强场发射造成很大的电流密度，导致电极局部过热并释放出气体，发生金属气化，破坏了真空，故引起击穿。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 42,7.2.2 固体介质的击穿,固体介质的电气强度比液体和气体介质高，其击穿的特点是击穿形式与电压作用的时间有很大的关系。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 43, 固体电介质的击穿机理 1. 电击穿,固体介质的电击穿过程与气体相似，碰撞电离形成电子崩，当电子崩足够强时破坏介质晶格结构导致击穿。,固体介质在冲击电压多次作用下，其击穿电压有可能低于单次冲击作用时的值。因为固体介质为非自恢复绝缘，如每次冲击电压下介质发生部分损伤，则多次作用下部分损伤会扩大而导致击穿。这种现象为累积效应。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 44, 固体电介质的击穿机理 1. 电击穿,有累积效应,基本无累积效应,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 45,2. 热击穿,概念： 绝缘介质在电场作用下，会因电导电流和介质极化引起介质损耗，使介质发热。介质电导率随温度的升高而急剧增大，因此介质的发热因温度的升高而增加。如果介质中产生的热量总是大于散热，则温度不断上升，造成材料的热破坏而导致击穿。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 46,介质发热（曲线1，2，3）及散热（曲线4）与介质温度的关系 U1 U2 U3,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 47,2. 热击穿,特点： （1）在直流电压下，正常未受潮的绝缘很少发生热击穿。 （2）击穿电压随周围媒质温度的上升而下降。 （3）击穿电压随介质厚度的上升而下降。 （4）散热系数大，击穿电压高。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 48,3. 电化学击穿,对绝缘施加电压几个月甚至几年后，击穿场强仍在下 降，这是由于介质长期加电压引起介质劣化。绝缘劣化的 主要原因往往是介质内气隙的局部放电造成的。,介质中可长期存在局部放电而并不击穿。局部放电产 生的活性气体如O3，NO，NO2等对介质将产生氧化和腐 蚀作用，此外由于带电粒子对介质表面的撞击，也会使介 质受到机械的损伤和局部的过热，导致介质的劣化。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 49,空气隙的电容,与气隙串联的介质电容,绝缘完好部分的电容,CmCgCb,局部放电的等效电路,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 50,电极间加上瞬时值为u的交流电压时，Cg上的电压瞬时值ug为:,气隙的 放电电压,气隙的放电熄灭电压,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 51,真实放电量：,视在放电量：,不可测量,真实放电量与视在放电量关系：,单次局部放电的能量：,（Ui 为气泡放电时试品上的电压）,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 52,影响固体电介质击穿电压的因素,电压的作用时间 电场均匀程度 温度 受潮 体积效应 累积效应,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 53,7.2.3液体电介质的击穿 纯净液体电介质的击穿理论,1.电子碰撞电离理论 当外场足够强时，具有足够动能的电子碰撞液体分子可引起电离，形成电子崩。碰撞电离产生的正离子将在阴极附近集结形成空间电荷层，增强了阴极附近的电场，使阴极产生电子数增多；当外加电压增大到一定程度时，电子崩电流急剧增大，从而导致液体击穿。 纯净液体介质的电击穿理论与气体放电的汤逊理论中，的作用相似，但击穿场强要高得多。可达1MV/cm。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 54,2.气泡击穿理论,在交流电压下，气泡中的电场强度与油中的电场强度按各自的介电常数成反比分布，从而在气泡上分配到较大的场强，所以气泡必先发生电离。气泡电离后温度上升，体积膨胀，密度减小，促使电离进一步发展。电离产生的带电粒子撞击油分子，使之分解出气体，导致气体通道进一步扩大。如果许多电离的气泡在电场中排列成连通两电极的“小桥”，击穿就可能在此通道中发生。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 55,工程用的液体介质：击穿场强很少超过300kV/cm，一般 在200kV/cm250kV/cm的范围内 原因：工程液体介质的击穿是由液体中的气泡或杂质等引 起的，即气泡或杂质在电场作用下在电极间排成“小桥”， 引起击穿，即“小桥理论”。,工程中变压器油的击穿过程及其特点,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 56,小桥理论：,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 57,1.杂质的影响 水分：极微量的水分可溶于油中，对油的击穿强度没有多 大影响。影响油击穿的是呈悬浮状态的水分。,变压器油的工频击穿电压Ub和含水量W的关系,W为110-4时已使油的击穿强度降得很低。含水量再增大时，影响不大, 影响液体介质击穿的因素,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 58,2.电场均匀度 对于纯净油，如电场比较均匀可以大大提高工频和冲击击穿电压。对于有杂质的油，电场均匀程度对击穿电压影响相对较小。 3.油温,干燥的油,受潮的油,干燥油的击穿强度与温度没有多大关系,080，Ub提高（水分溶解度增加）温度再升高，Ub下降（水分汽化）；低于0，Ub提高（水滴冻结成冰粒）,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 59,4.电压作用时间 油隙的击穿电压会随着电压作用时间的增加而下降。 5.油压的影响 工频击穿电压总是随着油压的增大而增大。但油压大小不影响脱气处理的油以及冲击击穿电压。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 60,概念：在外加电场的作用下，电介质束缚电荷相应于电场方向产生的弹性位移现象和偶极子取向现象。 分类：,7.3电气设备的试验 7.3.1电介质的极化,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 61,1.电子式极化 存在于一切物质中；极化所需的时间极短，约10-15s ；具有弹性，没有损耗；温度对电子式极化影响不大。 2.离子式极化 弹性极化；极化过程所需的时间很短，约10-13s；无外电场时，每个分子的正、负离子的作用中心重合，对外不呈现极性。 温度对此极化存在一定影响，r一般具有正的温度系数。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 62,3.偶极子极化 转向极化，非弹性；极化所需的时间较长，约10-10s10-2s；r与频率有关。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 63,4.夹层介质界面极化,第7章 高电压绝缘与试验,在电压重新分布的过程中，夹层截面上会积聚起一些电荷，使整个介质的等值电容增大，这种极化称为夹层介质面极化，或简称夹层极化。这种极化涉及电荷的移动和积聚，所以必然伴随能量损耗，而且过渡较慢，一般需要几分之一秒、几秒、几分钟甚至几小时，所以这种极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来。,山东大学电气工程学院 64,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 65,电介质电导主要是离子电导，表征电导的参数是电导 率，在高电压工程中一般常用电阻率来表征介质的 绝缘电阻。, 电介质的电导,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 66,液体与固体电介质的电导率与温度有下述关系：, 电介质的电导,第7章 高电压绝缘与试验,式中 A、B常数，与介质性质有关； T热力学温度，单位为K；,山东大学电气工程学院 67, 电介质的能量损耗,电介质的能量损耗简称介质损耗，包括由电导引起的 损耗和由极化引起的损耗。,介质损耗为：,P值和试验电压、试品电容量等因素有关，不同试品间难于 互相比较，所以改用介质损失角的正切tan来判断介质的品质。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 68, 电介质的能量损耗,第7章 高电压绝缘与试验,讨论介质损耗的意义,山东大学电气工程学院 69,双层介质的吸收现象,7.3.2电气设备绝缘的特性试验 绝缘电阻的测量,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 70,阴影部分的面积为绝缘在充电过程中逐渐“吸收”的电荷。 这种逐渐“吸收”电荷的现象叫做“吸收现象”，对应的电流称为吸收电流。它是由于介质中偶极子逐渐转向，并沿电场方向排列而产生的。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 71,当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电流随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。因此，根据的变化，就可以初步判断绝缘的状况。,显然，对于不均匀试品的绝缘，如果绝缘状况良好，则吸收现象明显，值远大于1；如果绝缘严重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰减，Ka值接近于1。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 72,介质损耗因数的测量,介质损失角正切tg ： 交流电压作用下电介质中电流的有功分量和无功分量的比值，是一个无量纲的数，反映的是电介质内单位体积中能量损耗的大小。 （1）在一定的电压和频率下，介质损失角正切值（tg）与绝缘介质的形状、大小无关，只与介质的固有特性有关。（2） 测量tg可以有效的发现绝缘受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡的游离、绝缘分层和脱壳以及绝缘有脏污或劣化等缺陷。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 73,西林电桥的基本原理,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 74,7.3.3电气设备绝缘的高电压试验 工频耐压试验,工频交流耐压试验是校验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。它可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免在其运行中发生绝缘事故的重要手段。 工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 75,1. 工频耐压试验接线,CX,Q,T,r,Rq,工频高压试验的一般线路图,调压器,试验变压器,保护电阻 （保护球隙）,保护电阻 （限流限压）,球间隙,被试品,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 76,2. 串级试验变压器,输出的额定电流：I2（A） 每一级变压器高压侧绕组的额定电压：U2（kV） 装置输出的额定电压：3U2,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 77,3. 调压装置,（1）对调压装置的要求,a）输出电压质量好 要求调压器输出电压波形应尽量接近正弦波；输出电压下限最好为零。 b）调压特性好 要求调压器阻抗不宜过大；调压特性曲线平滑线性；调节方便、可靠。,（2）常用的调压装置,a）自耦式调压装置；b）移圈式调压器；c）感应调压器,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 78,4. 工频高压的测量,(1) 高压静电电压表 加电压于两个特制的电极板，由于两电极上分别充上异性电荷，电极就会受到静电力的作用。 电极间受到静电力f 的大小和所加电压u的数值有固定关系，因而测量f的大小或由它引起的可动极板的位移或偏转就能确定所加电压u的大小，这样的表计称为静电电压表。 静电电压表可用来测量低电压，也可用来直接测量高电压。静电电压表测交流高压时，测得的是它的有效值。静电电压表的内阻很高，因此在测量时几乎不会改变试品上的电压。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 79,(2) 峰值电压表,1) 利用整流电容电流来测量交流高压 当被测电压u随时间而变化时，流过电容C的电流ic=Cdu/dt。流过C的电流平均值为Iav与被测电压峰值Um有,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 80,2) 利用电容器充电电压来测量交流高压 被测交流电压经整流管D使电容充电至交流电压的幅值，电容电压由静电电压表或微安表串联电阻来测量。如果静电电压表或微安表串联电阻测得的电压为Ud，则电压峰值 式中T为交流电压的周期，单位为s；C为电容器的电容量；R为测量电阻值。当RC20T时，上式的误差2.5%。,第7章 高电压绝缘与试验,山东大学电气工程学院 81,(3) 球隙测量高压,球隙测压器是唯一能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值的