高电压试验技术（第六章 冲击高电压的测量）

1、High-Voltage Testing Technology第六章第六章 冲击高电压的测量冲击高电压的测量冲击电压的特点：快速变化的瞬变信号冲击电压的特点：快速变化的瞬变信号测量对象：测量对象：幅值幅值 波形波形标准要求：标准要求：（全波）幅值：（全波）幅值： 3%，波头、波尾时间：，波头、波尾时间： 10%（截断波）幅值：（截断波）幅值： 5%（波峰振荡）（波峰振荡）f5MHz, or Ta10MHz, or Ta15ns (GB/T16927.2-1997)测量方法：测量球隙测量方法：测量球隙 分压器分压器+示波器（数据记录仪）示波器（数据记录仪） 光电测量系统光电测量系统 冲击峰值电压

2、表冲击峰值电压表6.1 概述概述幅值测量的不确定度：幅值测量的不确定度： 3% 一、放电电压一、放电电压50%放电电压（放电电压（U50%）表示冲击电压的平均值）表示冲击电压的平均值球隙放电电压表中，同一数据可表示交直流以及球隙放电电压表中，同一数据可表示交直流以及冲击冲击50%的放电电压值，的放电电压值，WHY?球隙的伏秒特性（球隙的伏秒特性（DCLI）呈水平）呈水平)DC/AC(%50bUU即冲击比分散性分散性影响测量的准确度影响测量的准确度原因：间隙中空气的游离程度（原因：间隙中空气的游离程度（照射照射） 球面状况球面状况保护电阻保护电阻：低电感的电阻，：低电感的电阻，R500 6.2

3、球隙测量冲击电压的方法球隙测量冲击电压的方法二、二、 U50%的测量方法的测量方法80109084605040201651P%UU50%1. 多级法多级法 固定间隙，逐渐增加电压，固定间隙，逐渐增加电压， 每级加压每级加压6次次，求放电概率，求放电概率P%， 做做45级，每级约级，每级约U50% 的的2% 固定电压，改变间隙距离，固定电压，改变间隙距离， 每次加压每次加压6次次，求放电概率，求放电概率P%， 做做45次次 采用内插法：施加电压采用内插法：施加电压U1， 施加施加十次十次，放电概率在，放电概率在20 30%，增加电压至，增加电压至U2，放电，放电 概率在概率在7080%U1: U

4、0+d 70kVU2: U0 68kVU3: U0-d 66kVU4: U0-2d 64kV第一个有用点30个有用点耐受击穿2. 升降法升降法NiiNiiinUnU11%50U1: U0+d 70kVU2: U0 68kVU3: U0-d 66kVU4: U0-2d 64kV第一个有用点30个有用点耐受击穿 tuTft1 6.3 冲击峰值电压表冲击峰值电压表一、工作原理一、工作原理VDCMu1UM0Tf，u1的上升沿：的上升沿： D导通，导通，CM充电充电t=Tf，u1=UM： D截止，截止，UCM=UM由静电电压表等可测量之由静电电压表等可测量之二、误差原因二、误差原因v D导通时，导通时，

5、CM充电需要时间充电需要时间v 电压表测量过程中有泄漏电压表测量过程中有泄漏)(211TtTtMeeUu若)1)()1 (2112tTtTtMteeeUeuuMfUuTt1时，当MDTMCReUuf)1 (2RDCM越大，误差越大MMUtuU)(12误差：CM越小，泄漏越大测量误差波形变化越快，误差越大冲击峰值的测量准确度波形有关三、改进方法三、改进方法1. 降低降低CM，并联大电容，并联大电容CVDCMRDCR1VRDCM很小，很小，CM充电至充电至UMCCRRMD1CM充电期间，充电期间，C不充电不充电R1C很大，很大，C充电后泄漏很小充电后泄漏很小CMMCMUCCCUUM被测电压被测电压

6、TfR1CVDC12CMR12. 高速切换开关高速切换开关可用于操作波和重复波形可用于操作波和重复波形6.4 冲击电压分压器冲击电压分压器一、概述一、概述电阻分压器、电容分压器、阻容分压器、阻尼分压器电阻分压器、电容分压器、阻容分压器、阻尼分压器还包括：还包括：信号电缆、高压引线、示波器、阻尼电阻信号电缆、高压引线、示波器、阻尼电阻要求：要求：波形不畸变，分压比准确、稳定波形不畸变，分压比准确、稳定IEC标准标准 K: 1% 幅值幅值： 3% Tf, Tt: 10%（响应特性好）（响应特性好）二、电阻分压器二、电阻分压器R1的阻值的阻值：约：约10k ，2k R120k 电阻电阻：电阻丝无感绕

7、制，匝间距尽可能短，：电阻丝无感绕制，匝间距尽可能短， 丝尽可能短，浸泡油中丝尽可能短，浸泡油中H.V.R1R2电阻丝电阻丝：电阻系数高，温度系数低：电阻系数高，温度系数低电阻丝的直径电阻丝的直径：v 电阻值的大小电阻值的大小v 电压波形电压波形v 峰值大小峰值大小测量电压测量电压：陡波、雷电波陡波、雷电波：电阻分压器：电阻分压器长波头波、操作波长波头波、操作波：电容分压器：电容分压器1-高压电容C12-低压电容C23-屏蔽罩4-绝缘壳5-压缩气体6-同轴电缆7-珐兰底座8-同轴电缆9-屏蔽10-匹配电阻 R=Z R=Z31456710298Z2. 集中式电容分压器集中式电容分压器高压臂与低压

8、臂之间电缆连接：高频振荡改进： 串接匹配电阻串接匹配电阻 高压电极靠近底座高压电极靠近底座3. 低压测量回路低压测量回路低压臂结构：低压回路：(单端匹配)abCZC1C2abuEZRZCCCu2111211acuEZRZCCCu112112暂态：1211ECCCua稳态：1211ECCCCukc1210CCCKt121CCCCKkt末端匹配或双端匹配R2C3CbZCkaC1C2R1首端串联电阻末端并联电阻 不可以RC串联作为末端匹配1211ECCCuaabuEZRZCCCu21112112121111211ECCCEZRZCCCuubc（暂态）13211ECCCCCukc（稳态）1210)(2

9、CCCKt1321CCCCCKktkCCCC321若：ttKK0双端匹配条件：kCCCCRZR32121四、阻容并联分压器四、阻容并联分压器C1C2R1R2ZR4R3R4/n暂态分布：按电容分布暂态分布：按电容分布稳态分布：按电阻分布稳态分布：按电阻分布ZZRCCCKt31210443122RRRRRRKt4324322)(RRRRRRRttKK0若：432RZRR2211RCRC五、阻尼分压器五、阻尼分压器1. 高阻尼电容分压器高阻尼电容分压器分布式电容分压器：分布式电容分压器：存在存在电感电感L和对地和对地电容电容Ce波形发生振荡21)(2eCLR不振荡条件：C1C2R2R112004001R一般暂态特性：电阻分压暂态特性：电阻分压稳态特性：电容分压稳态特性：电容分压高压引线上必须串联电阻高压引线上必须串联电阻Rd，阻尼振荡，阻尼振荡电阻电阻Rd置于高压引线的首端，又作为引线的匹配电阻置于高压引线的首端，又作为引线的匹配电阻初始分压比等于最终分压比时2211)(CRCRRdGCbRfRtC1R1t0u0tu无负荷电容或负载电容很小时2. 低阻尼电容分压器低阻尼电容分压器高频振荡高频振荡：高压引线上波的折反射：高压引线上波的折反射低频振荡低频振荡：分压器电感与杂散电容间