第12讲高电压和大电流的测量

1、高电压工程系李黎25.3.3 5.3.3 多级冲击电压发生器多级冲击电压发生器一 多级冲击电压发生器的原理并联充电、串联放电 首先调整球隙距离，使G1的放电电压为U0， G2G4的放电电压在U02U0范围内； 对各个电容器同时充电到U0 G1首先击穿，导致G2G4依次击穿； 各个电容器串联起来对C2和R2放电，在输出端获得幅值很高的冲击 电压 3一一 多级冲击电压发生器的原理多级冲击电压发生器的原理充电结束时，上面一排杂散电容被充电到电压U0，下面一排未被充电G1首先击穿，1点电位瞬时降为零，2点电位瞬时变为U0。杂散电容C30来不及放电，3点电位仍维持在U0，于是G2承受的电压（上升到2U0

2、，从而导致G2击穿。G2击穿后，3点电位从U0 降为 U0 ，4点电位瞬时变为2U0。杂散电容C50来不及放电，5点电位仍维持在U0，于是G3承受的电压上升到3U0，从而导致G3击穿。u0R02R2C1RRRRRRRRCCCC1G2G3G4G5G175324860C10C20C70C50C30C40C60C80u4一一 多级冲击电压发生器的原理多级冲击电压发生器的原理关键在于： 杂散电容来不及放电杂散电容来不及放电u杂散电容放电的快慢一方面取决于杂散电容的大小，另一方面取决于放电电阻R的大小，即杂散电容放电的时间常数。u在实际当中，有时候为了确保各级球隙能顺利自动放电，还需要采取措施增大杂散电

3、容 u雷电冲击与操作冲击波产生方法相同。5二二 三电极球隙三电极球隙u作用：人为控制输出冲击电压u工作原理：当冲击电压发生器各个电容充电完毕后，利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压，并将该脉冲电压施加在三电极球隙的电极2和3之间（即间隙g），使间隙g击穿，利用间隙g击穿时产生的火花触发主间隙G的击穿。此时应防止间隙G击穿时，高电位沿电极3瞬间贯入低压脉冲回路。 6冲击电压发生器（1760kV,8级，1.2/50us)7第第6 6章章 高电压和大电流的测量高电压和大电流的测量6.1 6.1 对高压测量的要求和必要条件对高压测量的要求和必要条件u被测电压高，需专门的转换装置u信号传输过程的畸

4、变u信号变化快，要求测量系统的动态特性好u不确定度高，3u要充分考虑寄生参数的影响u测量系统内部可能放电，电磁干扰复杂86.2 6.2 交流高压的测量交流高压的测量在电力系统中，通常用（PT低压测量仪表）监视运行电压。但在高压实验室中，试验用高压很高，电网用的PT不再适用。重新定制PT的造价高，且PT体积、重量也大，所以一般不用。试验室常用测量高压的方法：试验室常用测量高压的方法：直接测量法转换测量法96.2.1 6.2.1 球隙法球隙法理论依据：均匀电场中，气体击穿电压与间隙距离有稳定的关系。球隙特点：电场较为均匀。测量方法：利用试验变压器低压侧的读数换算。取10次的平均值，并保证标准偏差1

5、0%平均值。最后再进行大气环境的修正。球放电电压是被测电压的峰值。球放电电压是被测电压的峰值。10球隙法的布置球隙法的布置图中A、B值11球隙法的注意点：球隙法的注意点：u周围物体的影响u照射。规定：当被测电压50kV时或者DC2的容抗电压表V输入阻抗高1RV1R1R1R1r2r3r1nrnr2Rr：屏蔽用分压电阻R1：分压器高压臂电阻R2：分压器低压臂电阻22211URRRU寄生电容的影响显著；电阻上的发热，引起阻值变化，测量电压范围收到限制166.2.5 6.2.5 高压电容器配合整流回路高压电容器配合整流回路半桥整流：全桥整流：fCIUpinm12fCIUpinm14要求：电容C1、电流

6、Ipin和频率f测量准确， 频率不发生变化；176.3 6.3 直流高压的测量直流高压的测量 注意：直流中含脉动分量U，脉动系数S3%。186.3.1 6.3.1 高阻分压器高阻分压器1RV1R1R1R2R由于测量直流高压时不需要考虑寄生电容的影响，所以高压电阻可以不采取屏蔽 6.3.2 6.3.2 静电电压表静电电压表表示的是瞬时值的平方的平均值，因此在直流纹波较大时，读数不是平均值。196.3.3 6.3.3 旋转电位计旋转电位计n电极转速，转/分钟也可把电流表换成取样电阻，读取电阻上的电压值。实际上，旋转电位计上可直接读出电压值。60)(2)()(1minmaxminmax112/02/

7、0maxminnCCUCCUfdCTUdtdtdCTUidtTICCTTpin206.3.4 6.3.4 标准标准“棒棒棒棒”间隙间隙棒棒类似于球间隙。球间隙的问题：测量直流高压时，球隙放电的分散性较大，其不确定度超过了3，达到5。用棒棒间隙取代球间隙测量直流高压。216.3.5 6.3.5 直流高压纹波的测量直流高压纹波的测量纹波分量的计算rUfCRjfCRjfCjRRU21221如果 12fCR则rUU 226.4 6.4 冲击高压的测量冲击高压的测量u冲击电压的特点：持续时间短，波形变化快，幅值高国标规定，冲击电压测量系统的不确定度为： 幅值3%；波形时间 10%。6.4.1 6.4.1

8、 球隙法球隙法 测量冲击电压的峰值； 测量冲击电压时，与球隙串联的电阻500 ，寄生电感30 H236.4.2 6.4.2 冲击分压器系统冲击分压器系统冲击分压器系统由分压器和测试回路组成测量回路一般需要同时测量峰值与波形24一一 分压器分压器u雷电冲击雷电冲击：电阻式、屏蔽电阻式、电容式、 阻容式（并联阻容式）、阻尼电容式（串联阻容式）u操作冲击操作冲击：主要采用电容式理想情况下的变比为:（R1R2）/R2 和稳态的电阻分压器相比，其电阻值要小得多。用于测量雷电冲击，一般为10-20k ，测量电压为1MV左右。为减少对地杂散电容的影响，避免高压端放电，一般用屏蔽式的电阻分压器。经过仔细屏蔽的

9、电阻分压器，可测量到2.5MV，阻值可到40 k。电阻式分压器屏蔽式电阻式分压器25电容分压器电容分压器u理想变为(C1+C2)/C1u分为两种： 串联电容式、集中电容式u测量电压可达数MV。u因为连接线的电感与电容器中的寄生电感与电容器之间发生振荡，因此适用与持续时间比较长的操作冲击波C1C2u1u1u2u226阻容分压器阻容分压器阻容分压器（并联阻容分压器）阻尼电容分压器（串联阻容分压器）并联阻容分压器容易引起高频振荡，因此发展了串联式阻容分压器，R1约为几个 ，可阻尼杂散振荡。首端引入匹配电阻Rd，与导线波阻抗相等，约300400 。如果在串联阻容分压器的基础上，再加上高值的并联电阻，即构成“通用分压器”。27评价分压器的性能评价分压器的性能从两方面：u比例系数u瞬变响应特性反映波形是否畸变 响应特性：分压器回路的输入端施加某一波形A(t)，在分压器的输出端出现相应U(t)。通常A(t)采用直角波。用响应时间T来衡量。0)(1 dttUT也可采用与标准分压器的响应曲线相对比的方法。28二二 低压测试回路低压测试回路匹配电阻：ZRRR324屏蔽：测量仪器的电源要通过滤波器和带静电屏蔽的隔离变压器，传输电缆要采用双层屏蔽电缆，外屏蔽层与屏蔽室相连，而内屏蔽层与测量仪器的接地端连接 296.4.3 6.4.3 冲击峰值电压表