高電壓試驗(yàn)技術(shù)(第二章 交流高電壓的測(cè)量)

1、Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong UniversityHigh-Voltage Testing Technology第二章第二章 交流高電壓的測(cè)量交流高電壓的測(cè)量Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University第二章第二章 交流高壓的測(cè)量交流高壓的測(cè)量2.1 概述概述測(cè)量方法測(cè)量方法電力部門：電壓互感

2、器電力部門：電壓互感器實(shí)驗(yàn)室內(nèi)：測(cè)量球隙實(shí)驗(yàn)室內(nèi)：測(cè)量球隙 靜電電壓表靜電電壓表 峰值電壓表峰值電壓表 分壓器分壓器 整流充電電壓整流充電電壓 旋轉(zhuǎn)伏特計(jì)旋轉(zhuǎn)伏特計(jì) 光電測(cè)量系統(tǒng)光電測(cè)量系統(tǒng)Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University測(cè)量系統(tǒng)分類測(cè)量系統(tǒng)分類測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)：標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)：不確定度標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)：不確定度1%以內(nèi)以內(nèi) reference measuring system 具有足夠的精確度和穩(wěn)定性，認(rèn)可氣體系統(tǒng)具有足夠的精

3、確度和穩(wěn)定性，認(rèn)可氣體系統(tǒng) 認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)：不確定度認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)：不確定度3%以內(nèi)以內(nèi) approved measuring system 要求：要求： 初始性能測(cè)試初始性能測(cè)試 歷次性能校核和性能試驗(yàn)歷次性能校核和性能試驗(yàn) 性能記錄包含所有這些試驗(yàn)結(jié)果性能記錄包含所有這些試驗(yàn)結(jié)果 三種試驗(yàn)：三種試驗(yàn)： 驗(yàn)收試驗(yàn)驗(yàn)收試驗(yàn) 性能試驗(yàn)性能試驗(yàn) 性能校核性能校核Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University2.2 測(cè)量球隙測(cè)量球隙一、測(cè)量原理一、

4、測(cè)量原理 氣體放電：氣體放電：均勻場(chǎng)或稍不均勻場(chǎng)中間隙的放電電壓與間均勻場(chǎng)或稍不均勻場(chǎng)中間隙的放電電壓與間隙距離成一定關(guān)系隙距離成一定關(guān)系 Udd 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：一對(duì)直徑相同的球，水平或垂直布置一對(duì)直徑相同的球，水平或垂直布置Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong UniversityCopyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTon

5、g University 二、測(cè)量回路二、測(cè)量回路GC0T 測(cè)量回路R1 R2R2：保護(hù)電阻100k1M 作用：限流 阻尼高頻振蕩 要求 保證間隙為稍不均勻場(chǎng) 保證一定凈空距Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University三、測(cè)量方法三、測(cè)量方法1. 直接測(cè)量直接測(cè)量：連續(xù)：連續(xù)3次的平均值，偏差次的平均值，偏差3% 大氣條件修正大氣條件修正：溫度溫度 氣壓氣壓 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：t0=20 C，h0=11g/m3，p0=0.103M

6、Pa 實(shí)際大氣條件：實(shí)際大氣條件：t, h, p ttpp27327300大氣密度修正系數(shù)：sVkV電壓校正：)11(002. 01hk濕度修正系數(shù)：V: 測(cè)量電壓；Vs: 標(biāo)準(zhǔn)大氣下放電電壓Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 2. 作校正曲線作校正曲線 高壓側(cè)電壓值與試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)的儀表讀數(shù)間的比高壓側(cè)電壓值與試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)的儀表讀數(shù)間的比例關(guān)系例關(guān)系 GR1 R2TC0試驗(yàn)回路校正曲線U2/ V0U1 / kVCopyri

7、ght reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 四、優(yōu)缺點(diǎn)四、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直接測(cè)量高電壓（直接測(cè)量高電壓（AC, DC, Impulse） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞 有一定的準(zhǔn)確度有一定的準(zhǔn)確度 d0.5D 不確定度不確定度3% 0.5D d0.75D 不確定度不確定度5%缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需要放電需要放電引起過電壓引起過電壓 有分散性有分散性 大氣條件的影響大氣條件的影響 U D 周圍環(huán)境的影響周圍環(huán)境的影響Copyright reserv

8、ed High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University2.3 靜電電壓表靜電電壓表一、工作原理一、工作原理 帶帶正正、負(fù)負(fù)電荷的導(dǎo)體間存在著靜電吸引力電荷的導(dǎo)體間存在著靜電吸引力 靜電吸引力靜電吸引力電荷量有關(guān)電荷量有關(guān)導(dǎo)體間電位差有關(guān)導(dǎo)體間電位差有關(guān) lAFAFlUlUAFrr022022Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong Univers

9、ityF：一周期內(nèi)的平均值：一周期內(nèi)的平均值U：交流電壓的：交流電壓的有效值有效值二、類型與使用方法二、類型與使用方法1. 類型 絕對(duì)儀 非絕對(duì)儀Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University2. 使用方法 平衡 防振動(dòng) 灰塵和風(fēng)動(dòng)Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University2.4 交流高

10、壓分壓器交流高壓分壓器原理原理：將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓：將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓構(gòu)成構(gòu)成：高壓臂和低壓臂：高壓臂和低壓臂U2U1Z1Z2I2U1Z1A12121212)(ZIUZZZUU221/ )(ZZZk分壓比Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University要求要求：v 不影響被測(cè)電壓的幅值和波形，低壓臂所測(cè)電壓波形不影響被測(cè)電壓的幅值和波形，低壓臂所測(cè)電壓波形與原波形相同與原波形相同v 耗能小，分壓比穩(wěn)定，分壓比與頻率、幅值無關(guān)耗能小，分壓比穩(wěn)

11、定，分壓比與頻率、幅值無關(guān)v 分壓比與大氣條件無關(guān)分壓比與大氣條件無關(guān)v 分壓器應(yīng)無電暈和絕緣泄漏電流分壓器應(yīng)無電暈和絕緣泄漏電流分壓器的試驗(yàn)：分壓器的試驗(yàn)：v 分壓比的測(cè)定分壓比的測(cè)定v 線性度的測(cè)定線性度的測(cè)定v 穩(wěn)定性試驗(yàn)穩(wěn)定性試驗(yàn)v 幅幅頻特性試驗(yàn)頻特性試驗(yàn)Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University一、電阻分壓器一、電阻分壓器電阻的選取電阻的選取U2U1R1R2221/ )(RRRk分壓比材料：材料：碳膜、金屬膜電阻、線繞電阻阻值

12、：流過電阻的電流為幾十上百mA用于100kV以下WHY?Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong UniversityC xK/xxR xU1lx對(duì)地雜散電容電壓分布不均容性電流流過幅值誤差相角誤差 )1801 ()61 (222CRRRCjRZCopyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 二、電容分壓器

13、二、電容分壓器C2C1U1U2C1: 集中式電容 標(biāo)準(zhǔn)電容器 分布式電容 多個(gè)電容串聯(lián)12121CCCUUk分壓比：Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 分布式電容分壓器的誤差原因分布式電容分壓器的誤差原因1）對(duì)地電容的影響）對(duì)地電容的影響U1lxKxCexxI1I2對(duì)地雜散電容上流過對(duì)地電流1221,IIII)611 ()61/(11111CCCCCCCee)611 (11221221CCCCUCCUUe)611 (11212CC

14、CCCCke有幅值誤差，無相角誤差Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University2) 對(duì)高壓部分的雜散電容對(duì)高壓部分的雜散電容對(duì)高壓部分的雜散電容2121,IIII)311 (11 1CCCCH)311 (1122 1221CCCCUCCUUH)311 (112 12CCCCCCkH有幅值誤差，無相角誤差I(lǐng)1I2xCHU1U2lxKxxCopyright reserved High voltage division, school of El

15、ectrical engineering, Xian JiaoTong University 3. Ce與與CH的綜合作用的綜合作用U1lxKxCexCHxx)621 (11 1CCCCCHe)621 (1122 1221CCCCCUCCUUHe)621 (112 12CCCCCCCkHeCe=2CH無幅值誤差Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 三、低壓回路三、低壓回路V 屏 蔽線C2C1C2RG21CRG：抑制可能的過電壓R：釋

16、放C2上的殘余電荷Copyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 2.5 峰值電壓表峰值電壓表一、利用電容電流的整流一、利用電容電流的整流0utuiciGD1D2CitUuMsintUCtuCiMcosddCopyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University電容C：高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器 利用測(cè)量球隙MM

17、UUMTdfCUduTCdtduCTI2120)(2半波即：CfIUdMD2i)(4全波CfIUdM GPBSCDCopyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong University 二、利用電容器上的整流充電電壓二、利用電容器上的整流充電電壓tUMsinUMUM?C, V, D反向均不泄漏，A點(diǎn)電位長(zhǎng)時(shí)間保持不變RCDV uAA一周內(nèi)：C很短時(shí)間充電， 較長(zhǎng)時(shí)間放電t0TT1ucUMuCopyright reserved High voltage division, school of Electrical engineering, Xian JiaoTong UniversityRCtMCeUuMCUumaxRCTMCeUu1min2)(2)(1RCTMMRCTMMdeUUeUUuRCTRCTRCTeRCT 1)(2112RCTuUdM21導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確RC20T不確定度：2.5%Copyr