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1、高电压技术,2,5.3.3 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 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
2、 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。,4,一 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。 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 雷电冲击与操作冲击波产生方法相同。,5,二 三电极球隙,作用：人为控制输出冲击电压 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
3、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 不确定度高，3 要充分考虑寄生参数的影响 测量系统内部可能放电，电磁干扰复杂,8,6.2 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
4、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）,直接测量法,转换测量法,9,6.2.1 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。 球放电电压是被测电压的峰值。,10,球隙法的布置,图中A、B值,11,球隙法的注意点：,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
5、护电阻。保护电阻一般取100k1M 球表面。,12,球隙,13,6.2.2 静电电压表,原理：静电引力。 测量方法：,特点： 由于电容很小，一般为550pF，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。,14,6.2.3 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）,（C1C2）和L满足谐振条件后,戴维南等值电路,根据戴维宁定理，U为网络开路电压，即,而网络的等效阻抗为从L处看过去的阻抗，为C1与C2并联。因此，等值
6、电路如右图所示。（C1+C2)与L发生串联谐振后，则R上的电压U,15,6.2.4 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。,R的阻抗C2的容抗 电压表V输入阻抗高,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,16,6.2.5 高压电容器配合整流回路,半桥整流：,全桥整流：,要求：电容C1、电流Ipin和频率f测量准确， 频率不发生变化；,17,6.3 直流高压的测量,注意：直流中含脉动分量U，脉动系数S3%。 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,18,6.3.1 高阻分压器,由于测量直流高压时不需要考虑寄生电容的影响
7、，所以高压电阻可以不采取屏蔽,6.3.2 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。,19,6.3.3 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。,20,6.3.4 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。,21,6.3.5 直流高压纹波的测量,纹波分量的计算,如果,则,22,6.4 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
8、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 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,23,6.4.2 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,测量回路一般需要同时测量峰值与波形,24,一 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,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
9、用屏蔽式的电阻分压器。 经过仔细屏蔽的电阻分压器，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,理想变为(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,26,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
10、值的并联电阻，即构成“通用分压器”。,27,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)。通常A(t)采用直角波。 用响应时间T来衡量。,也可采用与标准分压器的响应曲线相对比的方法。,28,二 低压测试回路,匹配电阻：,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,29,6.4.3 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,在数字式示波器未广泛使用以前，峰值表读数可保持一段时间，显得很方便。 目前在仅需要知道峰值，而且没有数字示波器的情况下使用峰值表,