高电压技术5-1介绍.ppt

利用整流电容电流测量交流高压 被测高压u，当其随时间变化时，流过电容C的电流 当 为正半波时，电流经整流元件D1，及检流计G流人地中（如图5-8(a))，若流经G的电流平均值为Ia。则它与被测电压的峰值Um，有下述关系 (5-6) 式中 C ― 电容器的电容量； ― 被测电压的频率。 (2) 利用电容器上整流充电电压测量交流高压 如图5-8(b)所示，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。则电压峰值 (5-7) 式中 T ― 交流电压的周期；Ud一电压 ； C 一电容器的电容量；R—测量电阻值。 当加电压于两个特制的电极板时，由于两电极上分别充上异性电荷，电极就会受到静电机械力的作用（如图5-9)，测量此静电力的表计称为静电电压表。测量精度在 3％以内。 3. 静电电压表 图5-9平板电极间的电场和静力吸力 静电电压表的典型结构如图5-10所示，保护电极的中央设有一个可动圆板电极，可动电极在静电吸引力的作用下产生移动，移动量经放大后，由指针读出。该装置具有耗电量小、波形和电压频率引起的误差小等优点，但由于静电力很小，摩擦会造成测量误差。 图5-10 静电电压表 (5-8) 若有一对电极，电极间距离为l，电容为C，所加电 压瞬时值为u，则此电容的电场能量W为： 假定静电电压表的两电极接在交流电源上，当极板作无穷小的移动 dl时，电场能量将发生变化dW，两值必然相等，故电极所受到的作用力可表示为： (5-9) 若u按正弦函数作周期性变化。即 (5-10) 则在一个周期T内，电极所受作用力的平均值F (5-11) (5-13) 上式中U,l ,S 的单位分别为kV,cm,cm2，由（5-13）得 (5-14) 对于平行极板的情况下，由于极板间为均匀电场， 则其电容 = (5-12) 可见电场作用力与电压平方成正比，所以它的偏转方向与被测电压的极性无关。因此，静电电压表既能测量直流又能测量交流电压。所测为电压有效值。 静电电压表的内阻很高，因此在测量时几乎不会改变被测试样上的电压；这是它的突出优点。对于电压等级不太高的试验，使用它能很方便地在高压端直接测出电压。目前我国已研制成功测量范围为0～500kV的一系列静电电压表。 4. 分压器 在被测电压高于200kV时，直接用指示仪表测量高压比较困难，通常采用电容分压器配用低压仪表测量高压。其原理如图5-11。 图5-11 交流电容分压器 C1 、C2分别为高、低压臂。在工频电压作用下，流过电容C1和C2的电流均为 ，两电容上的压降分别为 和 ，这里 ，又 (5-15) (5-16) 所以有 (5-17) 使大部分电压降在C1上，从而实现用低压仪表测量高压的目的。对于分压器，要求K是常数，不应随外界因素的改变而变化，或者变化满足测量准确度的要求。此外，分压器本身的电抗应足够大以尽可能减小对被测回路的影响。 称为分压比。显然只要 ，那么 ， 电容分压器中，要求C1的电容量很小，但又能承受很高的电压。对电容分压器中C2的要求是电容量较大而承受电压较低，因此C2应采用高稳定度、低损耗、低电感量的云母、空气或聚苯乙烯介质的电容器；电容量根据分压比和低压仪表的量程确定。 实际的电容分压器有两种主要形式：一种称为分布式电容分压器，它的高压臂由多个电容器元件串联组装而成，要求每个元件尽可能为纯电容，介质损耗和电感尽可能小；另一种称为集中式电容分压器，它的高压臂使用一个气体介质的高压标准电容器，气体介质常采用N,CO2,SF6及其混合气体，目前我国已能生产1200kV的高压标准电容器。 交流高压的测量有时也使用电阻分压器，但由于对地杂散电容的作用，不但会引起幅值误差，还会引起相位误差。被测电压越高，分压器本体电阻值越大，对地杂散电容越大，引起的误差也越大。因此电阻分压器只适用于被测电压低于100kV的情况。 返回 5.1.3 绝缘的工频耐压试验 工频交流耐压试验是检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，是避免其在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