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工頻高電壓擊穿的測量儀器及方法
閱讀：851發(fā)布時間：2024-2-27
工頻高電壓的測量方法很多，概括起來可以分為兩類,，一類是低壓側(cè)測量,，另一類是高壓側(cè)測量。不管用何種方法進行測量,，也不論是測量幅值還是有效值,，測量誤差應(yīng)不大于3%。
ZJC-100KV高壓擊穿設(shè)備：
1. 低壓側(cè)測量
低壓側(cè)測量的方法是測量試驗變壓器低壓繞組或測量線圈(試驗變壓器上配置的供測量電壓用的附加線圈)兩端的電壓,，然后按變比換算至高壓側(cè),，即得到高壓側(cè)的電壓。由于電容效應(yīng)的影響,，這種測方法往往存在較大的誤差,。
進行交流耐壓試驗時，被試品一般均電容性的,，試驗變壓器在電容性負載下,，由于電容電流在線圈上會產(chǎn)生漏抗壓降，使變壓器高壓側(cè)電壓發(fā)生升高現(xiàn)象,，即高于按變比換算的電壓,，而且低壓側(cè)與高壓側(cè)之間的電壓要發(fā)生相角差，如果試品的容抗一旦與試驗變壓器的漏抗發(fā)生串聯(lián)電壓諧振,，則電壓升高現(xiàn)象更為顯著,。
從電機學中知，變壓器的簡化等值電路如圖3-15所示,。電路中r是變壓器電阻,，xL是變壓器漏抗,，CX為被試品電容。這樣,，電路就成為一簡單的R—L—C串聯(lián)回路,。顯然，由于CX上的電壓和xL上的電壓相位差180°如圖3-16所示,，可以看出被試品上電壓UCX會比電源電壓U1高,。由于電容效應(yīng)的存在，就要求直接在被試品兩端測量電壓,。
2.高壓側(cè)測量
在被測的量較高,，不能直接用指示儀表測量時，通常廣泛采用電容分壓器配低壓儀表測量,，在測量時應(yīng)對其變比予以校準,。
測量交流高壓時常采用電容分壓器，它由高壓臂電容C2和低壓臂電容C2串聯(lián)而成,，如圖3-17所示,。為了防止外電場對測量電路的影響，通常用高頻同軸電纜來傳輸被測量的電壓信號,。該電纜的電容應(yīng)計入低壓臂的電容量C2中,。
為了保證測量的準確度，測量儀表在被測電壓頻率下的阻抗應(yīng)足夠大,，至少要比分壓器低壓臂的阻抗大幾百倍,。為此最好用高阻抗的靜電式儀表或電子式儀表。若略去雜散電容的影響不計,，電容分壓器的分壓比為
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分壓器高壓臂對地雜散電容CE和對高壓端雜散電容CL的存在,，會在一定程度上影響其分壓比。不過只要周圍環(huán)境不變,，這種影響就是固定的,，不隨被測電壓的幅值、頻率,、波形或大氣條件等因素而變,。所以，對一定的環(huán)境,，只要一次準確地測出電容分壓器的分壓比,，則此分壓比可適用于各種工頻高壓的測量。
此外還可用球隙測量工頻高壓,，球間隙裝置簡單，能直接測出被測的量,，有足夠的準確度（誤差不超過±3%),。所以在高壓測量中應(yīng)用得非常普遍,。我國GB/T311.6-2005高電壓測量標準空氣間隙標準把球隙作為測量工頻高壓的基本設(shè)備。
球隙測量高壓的缺點：一是通過放電才能進行測量,，由于氣體放電的分散性,，一般需要幾次放電才能獲得較準確的數(shù)值。放電使高壓回路突然短路,，對設(shè)備和試品都不利,。二是影響氣體放電的因素較多，掌握不好不易得到穩(wěn)定的結(jié)果,。而且為使測量結(jié)果比較準確,，要求球隙周圍較大的空間內(nèi)無其他物體，使試驗場地面積很大,。
利用球間隙測量高壓,，需要注意的事項有二：一是關(guān)于球隙的選擇和布置，二是大氣條件對放電的影響,。
球間隙所構(gòu)成的為稍不均勻電場時,，放電才比較穩(wěn)定，我們就是利用這一特點來測量高壓的,。只有當球電極之間的距離與球的直徑保持一定的比例時,，才構(gòu)成稍不均勻電場，使放電分散性較小,。但是,，同樣的球電極在測量較高電壓時，間隙距離將相應(yīng)地增加,，在測量更高電壓時為保持球電極之間仍是稍不均勻電場,，就應(yīng)采用更大直徑的球電極。當然,，采用過大的球電極使設(shè)備費用和試驗場地都大大增加也是不恰當?shù)?。所以根?jù)被測電壓的大小選擇合適的球電極，或者對于一定大小的球電極有一合適的使用范圍,，這是重要的,。通常以S/D≤0.75為限。其中S為球電極間距離,，D為球電極直徑,。在S/D≤0.5，且滿足其他條件時,，能使測量準確度在3%以內(nèi),。當S/D＞0.75以后，不僅放電分散性增加,，而且周圍物體對球間隙電場的分布也將有較顯著的影響,。球電極與被測電壓上限的關(guān)系可參照高電壓試驗標準,。
除了球電極使用范圍之外，對周圍物體如地面,、增壁,、高壓引線及其他物體的距離也有一定要求。通常這個距離與球電極直徑大小有關(guān),。此外對球電極本身結(jié)構(gòu)如球柄直徑,、表面狀況等都有相應(yīng)規(guī)定。
施加電壓可以一球加高壓,，另一球接地,，也可以兩球?qū)ΨQ地施加電壓，顯然其放電電壓是不相同的,，詳見附錄Ⅰ,。
球間隙是利用氣體介質(zhì)放電來進行測量的，所以應(yīng)注意大氣條件對測量結(jié)果的影響,。在附錄Ⅰ中所列的球隙放電電壓是指標準大氣條件下,，即大氣壓力760nmHg(101.3kPa)，周圍氣溫20℃,，如果實際測量時大氣條件與標準條件不同時,，應(yīng)予以校正。
由于在均勻或稍不均勻電場中,，濕度對放電電壓的影響不大,，因此一般不需校正。
在使用中,，通常由球隙放電時的球隙距離,，在相應(yīng)的放電電壓表中查出標準大氣條件下的放電電壓值U0，同時由試驗時的大氣條件算出δ值,，由此可得實際測量時,，球隙的放電電壓U=δU0，該電壓即為被測高壓值,。
此外,，球間隙周圍空氣的污染情況也應(yīng)注意。如放電前球電極表面沉積的塵埃,，將會使放電數(shù)值不穩(wěn)定,。為此，除應(yīng)注意試驗場地環(huán)境清潔外,，在利用球隙進行測量之前,，應(yīng)使球隙放幾次電直到放電電壓達到穩(wěn)定值，然后開始正式記錄數(shù)據(jù)，測量一個電壓時,，應(yīng)在球隙上連續(xù)放電三次,，每次間隔時間不得少于1min。以三次放電電壓的算術(shù)平均值作為球隙放電電壓,，每個放電電壓值與平均值之差不得大于3%等，這些措施都是為了保證測量結(jié)果較近于真正的被測電壓值,。
利用球間隙測量高壓時,，還須在帶電球極與高壓引線間串入一個電阻，來限制和削弱球隙放電時由于振蕩造成的過電壓,，并且防止球電極表面被燒壞,。該電阻值可取0.1～0.5Ω/V。
球隙放電時,，絕大部分高壓將降落在保護電阻兩端,，因此它應(yīng)有足夠長度，以防止發(fā)生沿面閃絡(luò),。電阻一股采用水阻,。此保護電阻一般不宜拆除或測量時兼作他用。
球隙除用作測量外,，還往往被用來保護設(shè)備或試品,，不受到過高電壓。
在高壓試驗中球隙常常與測量裝置配合使用,，以球隙校正分壓比,。
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