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工頻高電壓擊穿的測(cè)量?jī)x器及方法
閱讀：657發(fā)布時(shí)間：2024-2-27
工頻高電壓的測(cè)量方法很多，概括起來可以分為兩類，一類是低壓側(cè)測(cè)量，另一類是高壓側(cè)測(cè)量。不管用何種方法進(jìn)行測(cè)量，也不論是測(cè)量幅值還是有效值，測(cè)量誤差應(yīng)不大于3%。
ZJC-100KV高壓擊穿設(shè)備：
1. 低壓側(cè)測(cè)量
低壓側(cè)測(cè)量的方法是測(cè)量試驗(yàn)變壓器低壓繞組或測(cè)量線圈(試驗(yàn)變壓器上配置的供測(cè)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(cè)方法往往存在較大的誤差。
進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，被試品一般均電容性的，試驗(yàn)變壓器在電容性負(fù)載下，由于電容電流在線圈上會(huì)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(yàn)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(jī)學(xué)中知，變壓器的簡(jiǎn)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(jiǎn)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(huì)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(cè)量電壓。
2.高壓側(cè)測(cè)量
在被測(cè)的量較高，不能直接用指示儀表測(cè)量時(shí)，通常廣泛采用電容分壓器配低壓儀表測(cè)量，在測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)其變比予以校準(zhǔn)。
測(cè)量交流高壓時(shí)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(chǎng)對(duì)測(cè)量電路的影響，通常用高頻同軸電纜來傳輸被測(cè)量的電壓信號(hào)。該電纜的電容應(yīng)計(jì)入低壓臂的電容量C2中。
為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，測(cè)量?jī)x表在被測(cè)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(jì)，電容分壓器的分壓比為
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分壓器高壓臂對(duì)地雜散電容CE和對(duì)高壓端雜散電容CL的存在，會(huì)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(cè)電壓的幅值、頻率、波形或大氣條件等因素而變。所以，對(duì)一定的環(huán)境，只要一次準(zhǔn)確地測(cè)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(cè)量。
此外還可用球隙測(cè)量工頻高壓，球間隙裝置簡(jiǎn)單，能直接測(cè)出被測(cè)的量，有足夠的準(zhǔn)確度（誤差不超過±3%)。所以在高壓測(cè)量中應(yīng)用得非常普遍。我國(guó)GB/T311.6-2005高電壓測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)空氣間隙標(biāo)準(zhǔn)把球隙作為測(cè)量工頻高壓的基本設(shè)備。
球隙測(cè)量高壓的缺點(diǎn)：一是通過放電才能進(jìn)行測(cè)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(zhǔn)確的數(shù)值。放電使高壓回路突然短路，對(duì)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(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，要求球隙周圍較大的空間內(nèi)無其他物體，使試驗(yàn)場(chǎng)地面積很大。
利用球間隙測(cè)量高壓，需要注意的事項(xiàng)有二：一是關(guān)于球隙的選擇和布置，二是大氣條件對(duì)放電的影響。
球間隙所構(gòu)成的為稍不均勻電場(chǎng)時(shí)，放電才比較穩(wěn)定，我們就是利用這一特點(diǎn)來測(cè)量高壓的。只有當(dāng)球電極之間的距離與球的直徑保持一定的比例時(shí)，才構(gòu)成稍不均勻電場(chǎng)，使放電分散性較小。但是，同樣的球電極在測(cè)量較高電壓時(shí)，間隙距離將相應(yīng)地增加，在測(cè)量更高電壓時(shí)為保持球電極之間仍是稍不均勻電場(chǎng)，就應(yīng)采用更大直徑的球電極。當(dāng)然，采用過大的球電極使設(shè)備費(fèi)用和試驗(yàn)場(chǎng)地都大大增加也是不恰當(dāng)?shù)摹Ｋ愿鶕?jù)被測(cè)電壓的大小選擇合適的球電極，或者對(duì)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(shí)，能使測(cè)量準(zhǔn)確度在3%以內(nèi)。當(dāng)S/D＞0.75以后，不僅放電分散性增加，而且周圍物體對(duì)球間隙電場(chǎng)的分布也將有較顯著的影響。球電極與被測(cè)電壓上限的關(guān)系可參照高電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
除了球電極使用范圍之外，對(duì)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(gè)距離與球電極直徑大小有關(guān)。此外對(duì)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(jìn)行測(cè)量的，所以應(yīng)注意大氣條件對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在附錄Ⅰ中所列的球隙放電電壓是指標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，即大氣壓力760nmHg(101.3kPa)，周圍氣溫20℃，如果實(shí)際測(cè)量時(shí)大氣條件與標(biāo)準(zhǔn)條件不同時(shí)，應(yīng)予以校正。
由于在均勻或稍不均勻電場(chǎng)中，濕度對(duì)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(shí)的球隙距離，在相應(yīng)的放電電壓表中查出標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的放電電壓值U0，同時(shí)由試驗(yàn)時(shí)的大氣條件算出δ值，由此可得實(shí)際測(cè)量時(shí)，球隙的放電電壓U=δU0，該電壓即為被測(cè)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(huì)使放電數(shù)值不穩(wěn)定。為此，除應(yīng)注意試驗(yàn)場(chǎng)地環(huán)境清潔外，在利用球隙進(jìn)行測(cè)量之前，應(yīng)使球隙放幾次電直到放電電壓達(dá)到穩(wěn)定值，然后開始正式記錄數(shù)據(jù)，測(cè)量一個(gè)電壓時(shí)，應(yīng)在球隙上連續(xù)放電三次，每次間隔時(shí)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(gè)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(cè)量結(jié)果較近于真正的被測(cè)電壓值。
利用球間隙測(cè)量高壓時(shí)，還須在帶電球極與高壓引線間串入一個(gè)電阻，來限制和削弱球隙放電時(shí)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(shí)，絕大部分高壓將降落在保護(hù)電阻兩端，因此它應(yīng)有足夠長(zhǎng)度，以防止發(fā)生沿面閃絡(luò)。電阻一股采用水阻。此保護(hù)電阻一般不宜拆除或測(cè)量時(shí)兼作他用。
球隙除用作測(cè)量外，還往往被用來保護(hù)設(shè)備或試品，不受到過高電壓。
在高壓試驗(yàn)中球隙常常與測(cè)量裝置配合使用，以球隙校正分壓比。
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