高电压技术实验

1、高电压技术实验实验项目 : 避雷器试验 冲击电压试验时 间 : 四川大学教学周11周星期三早上学 院 : 电气信息学院专 业 : 电气工程及其自动化 班 级 : 电气工程及其自动化109班 学 号 : 1143092012 姓 名 : 陈宝平 手 机 ：实验一 避雷器试验实验内容一、实验目的了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、具体内容、试验标准及试验方法。二、实验接线图2-1 绝缘电阻测试接线图 图2-2 FS型避雷器工频放电实验接线图（a）微安表接在避雷器处 （b）微安表接在试验变压器尾端

2、图2-3 FZ型避雷器工频放电实验接线图三、实验步骤1、FS-10型避雷器试验（1）绝缘电阻检查测试接线如图2-1所示，测试前应把避雷器表面清洁干净，检查有无外伤，两端头有无松动及锈蚀。测试时避雷器应竖放，先检查兆欧表的零位和最大偏转位，然后夹好接线，以120转/分的速度匀速摇转兆欧表，读取稳定的读数。所测得的绝缘电阻如果小于2500M，可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮所至。（2）工频放电电压测试测试接线如图2-2所示，试验电路中应设保护电阻R，用来限制击穿放电时的放电电流，试验步骤：检查接线正确后，接通电源；合上高压试验开关，匀速升压（2kv/s），直至避雷器击穿放电，并记录此时的电压值

3、，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关；重复步骤三次，每次间隔时间不小于1min，取三次放电电压平均值为此避雷器的工频放电电压；切断电源。2、FZ-15型避雷器试验（1）绝缘电阻检查测试方法与测FS型避雷器绝缘电阻时相同，所不同的是因FZ型避雷器火花间隙上并联有均压电阻，故所测得的值比FS型要小得多。（2）泄漏电流及非线性系数的测试测试接线如图2-3所示，注意高压硅堆的方向应使试验电压呈负极性，保护电阻R应使避雷器放电时的放电电流不大于硅堆最大允许电流，试验步骤：检查接线正确后，接通电源；合上高压试验开关，匀速升压（2kv/s）至U1，记录此时的电导电流（I1），然后继续匀速升压至U2，并

4、记录此时的电导电流（I2），完毕后将电压降至零，断开高压试验开关，切断电源；放电，对滤波电容。一般先通过电阻放电，然后再直接放电并挂上接地线。实现条件一、避雷器1、避雷器的结构与等值电路图1-1 FS型避雷器结构及 图1-2 FZ型避雷器 电路示意图 电路示意图 2、避雷器阀片（工作电阻）的伏安特性曲线图1-3 非线性电阻的伏安特性曲线二、仪器设备1、50/5试验装置一套2、水阻一只3、微安表一只、电压表一只4、滤波电容一只5、高压硅堆一只6、高压静电电压表一只7、FS-10型避雷器一只8、FZ-15型避雷器一只数据处理与误差分析一、数据处理为了方便在matlab 中对实验原始数据的使用与处理

5、，将实验原始数据写在Excel 表中，然后在matlab 中载入实验数据，并进行相关处理。1.绝缘电阻与工频放电电压（1）测量所得数据表1-1 绝缘电阻与工频放电电压测量值（FS-10额定电压10 kV）合理绝缘电阻（M）绝缘电阻R（M）工频放电电压（kV）FS-10型FZ-15型FS-10型FZ-15型FS-10型>2500>500350070030（2）FS型避雷器的参数表1-2 FS型避雷器的工频放电电压值额定电压（kV）3610工频放电电压（kV）大修后91116192631运行中81215212333（3）数据分析从以上表格，可以知道FS-10型避雷器的绝缘电阻与工频放电

6、电压是在允许的范围内，而FZ-15型避雷器的绝缘电阻值也是符合要求的，故可以判断两个被试品是合格的。2.FZ-15型避雷器泄漏电流及非线性系数的测试2.1 阀片的伏安特性阀片的伏安特性式为：U=CI （1-1）其中，C为材料系数 为非线性系数，普通型阀片的0.2、磁吹型阀片的0.24、FZ型避雷器因均压电阻的影响，其整体0.350.45，其伏安特性曲线如图1-3所示。2.2 非线性系数的计算=lg(U2U1)lg(I2I1) （1-2）由于采用式（1-2）的方法计算非线性系数带来的误差比较大，为了更准确地计算FZ-15型避雷器的非线性系数，将式（1-1）进行线性变形，然后使用线性拟合的方法求取

7、。 lgU=lgI+lgC （1-3）令lgU=y , lgI=x, lgC= ，则 y=x+ （1）实验数据表1-3 FZ型避雷器的伏安特性测量值与matlab处理值编号交流电压U2/(kV)整流电压Ud /(kV)电导电流I/(A)lgI（A）lgU(kV)156.50201.300.81267.80301.480.89379.111002.000.964810.411252.101.025911.712002.301.0761013.002502.401.1171215.614302.631.19812.316004502.651.20（2）线性拟合 lgU=f(lgI) 特性曲线图拟合

8、的直线表达式 lgU=0.2747 lgI+0.4539亦即，0.2747，=lgC0.4539（3）U=f(I) 特性曲线根据线性拟合的结果，作出拟合的U=CI特性曲线，并与实验特性曲线进行比较。从下图中，可以看出拟合的结果可以很好地反映阀片特性曲线的趋势。二、模型建立与误差分析为了对 lgU与lgI之间的线性相关性进行定量评价，并检验基于拟合方法所求的非线性系数的可靠性，建立线性回归模型进行分析。 1、回归系数分析表2-1 回归系数及其置信区间序号回归系数向量bb的置信区间10.4539(0.3485, 0.5593)20.2747(0.2258, 0.3235)2、残差分析表2-2 残差

9、及其置信区间序号残差残差的置信区间10.0019(-0.0484 , 0.0522)20.0327(-0.0117 , 0.0772)3-0.0439(-0.0892 , 0.0013)4-0.0126(-0.0774 , 0.0523)5-0.0175(-0.0801 , 0.0452)60.0017(-0.0627 , 0.0661)70.0162(-0.0412 , 0.0735)80.0215(-0.0332 , 0.0761)表2-3 统计量统计量R2FP统计值0.9693189.525203、残差图从表2-3中，可以知道 相关系数R2=0.9693，可见 lgU 与 lgI 的线性

10、相关性极强，因此可以认为基于线性拟合的方法是合理的。而从残差图，可以看出残差基本稳定在0值上下，并且没有出现异常点。实验总结通过这次实验，我对避雷器的工作原理与阀片的伏安特性有了比较深刻的认识，这是对理论课的一种补充和实践。在实验的过程中，我也锻炼了动手操作的能力。希望以后能有更多的机会可以进行动手实验，以利于对理论知识的感性认识。附录附录一 MATLAB程序function hvoltage()labdata=xlsread('C:UserstoshibaDesktoplabdata.xlsx','sheet2','a1:b8')I=labda

11、ta(:,2);m=16/12.3;U=labdata(:,1)*m;I=log10(I);U=log10(U);%plot(I,U,'b',I,U,'*b'); figure(1)a= polyfit(I,U,1); %线性拟合yfit=poly2str(a,'lgI')b=polyval(a,I); r= sum(U-b).2)/8plot(I,U,'*r',I,U,'r',I,b,'*b',I,b,'b');title('lgu=f(lgi)曲线');xlabe

12、l('lgi/A');ylabel('lgu/V');legend('试验散点图','试验特性曲线','线性拟合散点','线性拟合直线'); figure(2)i=labdata(:,2);m=16/12.3;u1=labdata(:,1)*m;alpha=a(1);C=10a(2);u=C*i.alpha;i2=20:10:450u2=C*i2.alpha;plot(i,u1,'or',i,u1,'r',i,u,'*b',i2,u2,'b&#

13、39;)title('u=f(i)曲线');xlabel('i/A');ylabel('u/V');legend('试验散点图','试验特性曲线u=f(i)','拟合的散点图','拟合的特性曲线u=Cia'); hold onI2=labdata(:,2);m=16/12.3;U2=labdata(:,1)*m;plot(I2,U2,'or',I2,U2,'r'); figure(3) %一次回归分析x=I;x=ones(8,1) x;y=U;b bi

14、nt r rint stats=regress(y,x,0.05)rcoplot(r,rint);附录二 避雷器技术数据表1 FS型避雷器的工频放电电压值额定电压（kV）3610工频放电电压（kV）大修后91116192631运行中81215212333表2 FZ型避雷器的直流泄漏试验电压及电导电流值额定电压（kV）361015203040试验电压（kV）U1-8101216U2461016202432U2时电导电流（A）450650400600实验二 冲击电压试验实验内容一、实验目的了解冲击电压发生器的功能及技术要求，了解其工作原理、系统组成、具体结构、以及相关操作，明确冲击电压试验的有关注

15、意事项，掌握完整的操作流程和操作技能，初步具备开展相关试验的能力。二、仪器设备1、冲击电压试验系统，一套冲击电压发生器2、空气间隙一副3、温湿度表一只4、铜卷尺一只5、其它辅材辅件若干三、实验接线1、雷电冲击标准电压波的实验接线（1）设备布局：冲击电压发生器本体、被试品、测量分压器呈三角形布局，注意周围空气间隙，避免周围存在尖端物体。（2）高压接线：将冲击电压发生器本体、被试品、测量分压器用无晕导线连接。（3）地线接线：冲击电流回路地线用100的宽铜带连接，并在本体接地点处与公共地网连接；其它工作接地视工作电流确定；保护接地用途4的普通编织铜线连接。（4）工作电源：本体工作电源接于AC380V

16、；测控系统工作电源接于AC220V。2、冲击电压截波的实验接线在雷电冲击标准电压波的实验接线的基础上，将截波装置在本体周围选点布置，保证设备净距，避免电场干扰，然后与本体连接。四、实验步骤1、原理说明1.1 冲击电压的波形及其参数（1）雷电冲击电压全波波形 参数 T1/T2=1.2/50 s 精度要求：峰值±3% ，T1±30% , T2±20%（2）冲击电压截波波形参数 T1/ Tc =1.2/25 s 精度要求：T1±30%, Tc=25 s1.2 冲击电压的产生及测量（1）冲击电压的产生通过调整冲击电压回路的充电电阻和放电电阻的大小，可以分别调整冲

17、击电压波的波前时间和波尾时间，从而可以得到标准的雷电冲击电压全波和冲击电压操作波。 将截波装置并联于冲击电压回路，可以获得相应的冲击电压截波。 调整波头电阻，并将陡化装置并联于冲击电压回路，可以获得相应的冲击电压陡波。（2）冲击电压的测量冲击电压的测量一般使用专用的冲击分压器+测量电缆+数字存储示波器+峰值电压表，如果要对冲击回路电流进行测量，需要加入无感分流器和相应的测量电缆。2、具体步骤1.1现场认识和了解冲击电压试验系统1.2雷电冲击标准电压的实现（1）按要求完成系统接线，并确认接线正确（2）开启峰值表、示波器，然后开启控制主机，进入控制界面，开启测量程序，进入测量界面，完成测量参数的设

18、置，测量系统联机。然后完成控制参数设置，发警铃信号。（3）逐渐加压充电，然后完成促发放电，获取实验波形及参数，完成一次实验循环。（4）完成停机步骤，装置接地操作并确认，锁定系统。（5）听从实验负责人命令，挂号接地线。（6）环境恢复，暂停流程。1.3冲击电压截波的实现（1）按要求完成系统接线，并确认接线正确（2）开启峰值表、示波器，然后开启控制主机，进入控制界面，开启测量程序，进入测量界面，完成测量参数的设置，测量系统联机。然后完成控制参数设置，发警铃信号。（3）逐渐加压充电，然后完成促发放电，获取实验波形及参数，完成一次实验循环。（4）完成停机步骤，装置接地操作并确认，锁定系统。（5）听从实验负责人命令，挂号接地线。（6）环境恢复，暂停流程。数据处理与误差分析一、数据处理1、实验数据雷电冲击电压全波波形参数峰值电压UP/kV波前时间T1/s半峰值时间T2/s-252.661.1242.48冲击电压截波波形参数峰值电压UP/kV波前时间T1/