《华科高电压技术 第12讲 高电压和大电流的测量（一）》.ppt

高电压技术 高电压工程系 tslc@mail.hust.edu.cn 刘春 第6章 高电压和大电流的测量 6.1 对高压测量的要求和必要条件 被测电压高，需专门的高压到低压转换装置 信号传输过程的畸变 信号变化快，要求测量系统的动态特性好 要充分考虑寄生参数的影响 不确定度高，3％ 测量系统内部可能放电，电磁干扰复杂 6.2 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： 球隙法 静电电压表 电压互感器(PT) 分压器（电容式、电阻式） 电流计算法（高压电容器配合整流回路） 6.2.1 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10%平均值。最后再进行大气环境的修正。 **** 球隙放电电压是被测电压的峰值 球隙法的布置注意事项 A—放电点与大地之间的距离 B—放电点与周围物体之间的距离 使用球隙法应注意： 周围物体的影响 照射。规定：当被测电压50kV时或者D12.5cm时，均须照射。 保护电阻。保护电阻一般取100k?－1M? 球表面要光滑，表面曲率半径足够大。其表面要洁净，无灰尘。 球隙 6.2.2 静电电压表 原理：静电引力。 测量方法： 6.2.3 电压互感器PT 需要用仪表读取低压侧的数据，可用低压电压表、示波器、数字记录仪等 分成电磁式和电容式。 电磁式PT：电磁耦合原理 电容式PT：又叫CVT（用于超高压回路） 电容式PT工作原理推导 等效电路图如下 分析 分析条件 6.2.4 电容式和电阻式分压器 两种分压器都需考虑消除高压端的电晕。 6.2.5 高压电容器配合整流回路 半桥整流： 全桥整流： 6.3 直流高压的测量 注意：直流中含脉动分量?U，脉动系数S3%。 ?U=(Umax-Umin)/2 测量仪器： 高阻分压器 旋转电位计 静电电压表 标准“棒－棒”间隙 6.3.1 高阻分压器 6.3.3 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。 6.3.4 标准“棒－棒”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。 6.3.5 直流高压纹波的测量 纹波分量的计算 6.4 冲击高压的测量 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%。 对于雷电冲击截波,如果截断时间在0.5~2 ?s,那么允许幅值测量的不确定度为5%； 6.4.1 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 ?H? Why??? 6.4.2 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 一 分压器 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） 操作冲击：主要采用电容式 电容分压器 理想分压比为(C1+C2)/C1 分为两种： 串联电容式、集中电容式 测量电压可达数MV。 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 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） 评价分压器的性能 从两方面： 比例系数 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)（归一化）。通常A(t)采用直角波。 用响应时间T来衡量。 二 低压测试回路 匹配电阻： 分压比 6.4.3 冲击峰值电压表 CS的电容量不能过大，因为冲击电压持续时间短， CS的容量不能太小，且电容器CS的泄漏要足够小，否则电容上维持电压峰值的时间不足以使放大器回路完成转换，也会造成测量误差 * * 直接测量法 转换测量法 图中A、B值 特点： 由于电容很小，一般为5－50pF，电极间靠大气绝缘，因此吸收功率很小。 可用于直流、工频，用于高频时，需考虑功率吸收。 刻度非线性。 （C1＋C2）和L满足谐振条件后 R