高电压实验理论[精选].ppt

高电压实验理论（1） ——高电压实验室设备简介 沈阳工程学院 孟垂懿 国内外高电压实验室主要特征参数 交流高电压的产生设备 一、高压试验变压器（主要设备） 1、作用 （1）产生工频高电压，使之作用于被试电气设备绝缘上，以考验其在长时工作电压及瞬时内过电压下是否可靠工作； （2）研究高压输电线路的气体绝缘间隙、电晕损耗、静电感应、长串绝缘子的闪络电压等项目必需高压电源设备； （3）可以产生“长波前”的操作波电压 2、接线 3、试验变压器与电力变压器区别 （1）运行条件方面比电力变压器有利； 耐压情况、大气过电压、容量、温度 散热 （2）重要性方面不如电力变压器 放电允许情况 4、结构形式 一般采用油浸式，空气和干式较少采用 包括金属壳和绝缘壳两种，前者分为单套管和双套管 5、主要参数 电压和容量 （1）电压 一般都限制在1000kv以下，因为单台的体积和容量都按额定电压的立方上增； （2）容量 当已知被试品电容时，可计算出试验电流和所需变压器容量 二、串级高压试验变压器 1、使用原因 单台超过500kv时，费用随电压迅速增加，同时机械结构和绝缘都困那、运输和安装困难；所以将几台变压器绕组的电压叠加，从而使单台绝缘结构简化。 2、接线 3、优缺点 优点： （1）单台电压不必过高300~500kv （2）单独使用 （3）坏了一台，其它能用 （4）可供三相试验。 缺点： （1）当串联台数大于四台时，效率降低 （2）过电压时，瞬时电压分布不均匀 三、调压装置 1、常见设备 自耦调压器：滑动碳刷、滚动触头 移圈式调压器：没有触头，二次侧是绕向相反线圈串联 电动发电机组：电动机—发电机转子—激磁电流—发电机输出电压 2、基本要求 （1）从零开始，均匀平滑 （2）升压速度在放电电压前75%较快速度 后25%每秒不超过放电电压的2% （3）输出电压波形为正弦波 （4）工作状态要稳定 3、 “容升” 现象 被试品大多数是电容性，施加工频电压时，实际电压比按照变比归算的要大 四、交流高压串联谐振 1、使用原因：对于大静电容量试品，如电缆或者是容量大于300MW的发电机，没有对应容量的试验变压器 2、原理：利用L_C串联谐振，使试品能受到交流高电压的作用，而供电设备的额定电压及容量可大为减少 3、原理图、等效电路图及公式推导 定义谐振回路的品质因数Q,一般在40~80，使得试品试验电压远高于电源电压 4、调谐电感—调谐变压器组合 因为高压侧对应于电容试品那么大的电感元件不便于制作，可将调谐电感接到试验变压器的低压侧，形成一个组合，而后者就相当于一台高压谐振电感，国外做成了一个元件。 5、其它谐振装置 调感、调容、调电源频率 6、特点 （1）供电变压器和调压器的容量可以很小； （2）电压输出波形好，只对一种频率谐振 （3）耐压中发生闪络，谐振消失，高压消失，电弧熄灭 交流高电压的测量 1、测量方法 常规是电压互感器和电压表 实验室测量方法 （1） 测量球隙气体放电来测量未知电压的峰值； （2）利用高压静电表测量电压有效值 （3）利用分压器作为转换装置测量交流电压 （4）利用整流电容电流测量交流电压峰值 （5）利用整流充电电压测量交流电压峰值 （6）利用光电系统测量交流电压 2、测量球隙——稍不均匀电场 标准表，紫铜和黄铜构成，保护电阻 优点：峰值，结构简单 缺点： （1）测量时必须放电 （2）测量稳态电压要做校正曲线 （3）制定大气条件 （4）测电压越高，球径越大 （5）不宜室外使用，灰尘、砂土、纤维 3、静电电压表 （1）定义 两个电极加压时，充满异性电荷的电极受到静电机械力的作用，通过测量该静电力的大小或者测量由该静电力产生的某一极板的偏移来反映所加电压的大小。可测低电压和高电压 （2）类型 绝对仪静电电压表：计算出电压值，不需 校正 非绝对仪静电电压表：工程用，需要其他仪表校正 直流高电压的产生设备 使用地方：泄露电流、电容值很大的电力电缆用直流代替交流耐压、超高压直流输电设备 产生方法：由整流设备转换 1、高压硅堆 组成：数个乃至数十个整流二极管串联封 装而成 优点：体积小、重量轻