第11讲绝缘的破坏性试验(二)

1、高电压工程系何正浩25 5 绝缘的耐压试验绝缘的耐压试验破坏性试验破坏性试验n交流（工频）耐压n直流耐压n雷电冲击耐压n操作冲击耐压35.1.1 5.1.1 工频电压的获得工频电压的获得一一 高压实验变压器高压实验变压器二二 串级试验变压器串级试验变压器效率降低 2/(n+1),不超过3级45.1.3 5.1.3 工频谐振耐压试验工频谐振耐压试验CcXLXRUCcXIXU2)(2CLXX 谐振时谐振时11CRRLRXRXQCL QUIQUIPQiC品质因素品质因素CLcXRUXRUUQUUCCQQP1解决容量不够的问题谐振时，Q15工频谐振耐压试验的优点工频谐振耐压试验的优点1减少电源容量（包

2、括变压器、调压器等）2试品击穿时的故障电流减小3电源中的谐波成分大大减少 并联谐振：当输出电压满足要求，而试验变压器的输出电流不够时，还可以考虑并联谐振的方法65.2 5.2 直流高压实验直流高压实验特点：u 试验设备轻便，容量小u 可同时测量泄漏电流。u 局放小，对绝缘的损伤小。u 不如交流耐压实验更接近真实工况。75.2.1 5.2.1 直流高压的获得直流高压的获得u半波整流半波整流2minmaxUUUavLavavRUIavUUSCRfUULav2高压硅堆承受两倍的电源电压电压脉动系数RVTCRLR8u全波整流全波整流moUU21mDUU2moUU mDUUD1TC RLD2D1TCRL

3、D2D3D49二二 倍压整流回路倍压整流回路(a) 两倍电压 （b)两倍电压T1C2C1V2VT1V2V1C2C1231C2CT2V1V3C3V（c） 三倍电压带上负载后，三种倍压装置的输出电压会降低，并出现脉动10倍压整流回路T1V2V1C2C123tu0u3 2Umtu0u2 2Umtu0u1 Um11三三 串级直流高压装置串级直流高压装置空载时，各点电压为：tUUmsin1tUUUmmsin2mUU23tUUUmmsin34mUU45两级直流高压装置两级直流高压装置12串级直流高压装置串级直流高压装置D1D2D1C1C1D2Cn-1CnCn-1CnDn-1DnDn-1Dn12(n-1)n

4、12(n-1)nRLn0n013串级直流高压装置的参数计算串级直流高压装置的参数计算平均电压： 脉动电压： 4) 1(2minmaxnnfCiUUUpnn平均电压降落： 6234223nnnfCiUnUUppmp)234(62223nnnfCinUUnUUpmpmp可见，脉动与电压降落与电源频率、级数、电容量、负载电流有关pUUS/脉动系数：C2，所以波尾主要由C1放电的快慢决定C2和R1波头电容和波头电阻，C1和R2波尾电容和波尾电阻。高效回路定义放电回路的电压利用系数为： 02UUm02112UCCCUm23单级冲击电压发生器的原理电路（2）对于(b)2R1Cu0u1R2C(a )2R1C

5、u0u11R2C12Rb)(02122112URRRCCCUm低效回路对于(a)效率介于(a)和前面高效回路之间24实际的单级冲击电压发生器回路u调整调压器的输出可以改变电容C1的充电电压，u调整电阻R1和R2可以改变输出波形，u放电球隙G的放电电压根据C1的充电电压和输出电压的要 求进行调整。u由于受到高压硅堆和电容器额定电压的限制，同时也考虑 放电球隙的直径不宜过大，一般单级冲击电压发生器的最 高输出幅值不超过200300kV 25放电回路的计算利用试品的等效电容做波头电容C2 2R1Cu0u11R2C12R1101221220)(RdtduCdtduCRuu)(12212222201dt

6、duCRuRdtduCdtduC解以上方程，可得)()(2102tteeKUtuK回路系数1、 2波尾时间常数和波头时间常数2121RCK（1）)()()(212221112111122112122121RRCRRCRRRRRRCC26放电回路的计算将(2)带入(1)计算，得0121112100max22121212111)()()(UKUeeKUUTT令02dtdu可得理论波头时间212111ln1T（2）同理，可得波尾时间T2满足)(2112fTT)(2/22120max2TTeeKUU)(2111fT则275.3.3 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

7、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 28一一 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，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

8、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。u0R02R2C1RRRRRRRRCCCC1G2G3G4G5G175324860C10C20C70C50C30C40C60C80u29一一 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容 u雷电冲击与操作冲击波产生方法相同。30二二 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