5.2直流高電壓試驗(yàn)

5.2.1直流高電壓的產(chǎn)生5.2.2直流工頻高電壓的測(cè)量5.2.3絕緣的直流耐壓試驗(yàn)直流高壓試驗(yàn)的場(chǎng)合

被試品的電容量很大的設(shè)備(如長(zhǎng)電纜、電力電容器)常用直流高電壓試驗(yàn)來代替工頻電壓試驗(yàn)。對(duì)直流輸電設(shè)備進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)。泄漏電流測(cè)量5.2.1直流高電壓的產(chǎn)生

應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)生直流高壓的方法是將交流電壓通過整流元件整流而獲得,對(duì)直流電源的要求直流電壓的特性由極性、平均值、脈動(dòng)等來表示。高壓試驗(yàn)的直流電源在提供負(fù)載電流時(shí)，脈動(dòng)電壓要非常小，即直流電源必須具有一定的負(fù)載能力。1.半波整流回路（a）（b）圖5-14半波整流電路(a)及輸出電壓波形圖(b)T---工頻室驗(yàn)變壓器C---濾波電容器VD---整流元件(高壓硅堆)R---保護(hù)電阻Umax、Umin、Ud---試品輸出直流電壓的最大值、最小值、算術(shù)平方值

整流回路的基本技術(shù)參數(shù)有三個(gè)：（1）額定平均輸出電壓(算術(shù)平均值)Ud（2）額定平均輸出電流（平均值）Id（3）電壓脈動(dòng)系數(shù)（紋波系數(shù)）S表示電壓脈動(dòng)幅度對(duì)于半波整流電路2.倍壓整流回路：可獲得等于(2～3)Ｕm的直流電壓圖5-15電源變壓器兩端對(duì)地絕緣的倍壓電路此電路可看作兩個(gè)半波電路的疊加，因而它的參數(shù)計(jì)算可參照半波電路的計(jì)算原則進(jìn)行。變壓器A點(diǎn)對(duì)地絕緣為2UT，而點(diǎn)A’為UT。輸出電壓為變壓器二次電壓的兩倍。UT應(yīng)該是二次電壓的有效值1230C1常用倍壓電路C2工作原理：1）當(dāng)電源為負(fù)時(shí)，硅堆D1截止，D2導(dǎo)通，電源經(jīng)D2、R對(duì)電容C1充電，C1最高充電電壓可達(dá)UTm；2）當(dāng)電源電壓升高時(shí)，1點(diǎn)電位也抬高，D2截止，D1導(dǎo)通，電源經(jīng)C1向C2充電，2點(diǎn)電位逐漸升高。UT是電源電壓有效值3.串級(jí)直流發(fā)生器

利用圖5-17(a)的倍壓整流電路作為基本單元，多級(jí)串聯(lián)起來即可組成一臺(tái)串級(jí)直流高壓發(fā)生器，如圖5-17(b)所示。圖5-17（a）基本倍壓整流電路圖5-17(b)兩極串級(jí)直流高壓發(fā)生器接線圖串級(jí)直流發(fā)生器D1C1’C1Q2Q2+Q1Q2+2Q1Q2+(n-1)Q1Q12Q1nQ1Q2+(n-2)Q1RxIdD1’DnDn’Cn’Cn串級(jí)直流高壓發(fā)生器原理圖減小電壓脈動(dòng)系數(shù)的方法：1）減小串接級(jí)數(shù)；2）增加每級(jí)電容器的電容量；3）提高電源頻率。5.2.2直流工頻高電壓的測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)具有紋波的直流實(shí)驗(yàn)電壓，一般要求是測(cè)量它的算術(shù)平均值，且要求測(cè)量的總不確定度（誤差）應(yīng)不超過±3%5.2.2直流工頻高電壓的測(cè)量高壓高組法（電阻分壓器，阻容分壓器）

高阻可作為放大器或分壓器來使用。采用平均值型指示儀表對(duì)紋波小的直流電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于雜散電容的影響可以忽略，所以不需要對(duì)測(cè)量高阻進(jìn)行屏蔽；當(dāng)對(duì)紋波較高的直流電壓的最大值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于雜散電容的影響，會(huì)造成測(cè)量誤差，可將高阻進(jìn)行屏蔽或采用阻容分壓器。2.旋轉(zhuǎn)電位計(jì)

電極在電場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，由于電極間電容的變化，形成充放電電荷，通過測(cè)量充放電電荷的大小，從而求得直流電壓的最大值和平均值的一種裝置。旋轉(zhuǎn)電位計(jì)的測(cè)量精度高，不確定度在1％以內(nèi)。其結(jié)構(gòu)如圖5-18所示。圖5-18旋轉(zhuǎn)電位計(jì)3.靜電電壓表

與交流電壓的測(cè)量原理一樣，可測(cè)量直流電壓的平均值。但是，在工作原理上，它表示的是直流電壓瞬時(shí)值平方的平均值，因此，在紋波較大的情況下，測(cè)量值就不是直流電壓的平均值，這一點(diǎn)必須加以注意。5.標(biāo)準(zhǔn)球間隙

測(cè)量裝置以及測(cè)量方法與測(cè)量交流電壓時(shí)一樣。但大氣中的灰塵或纖維等會(huì)引起放電電壓的變化，就是說長(zhǎng)時(shí)間加壓時(shí)，放電電壓可能會(huì)變得特別低。因此，在測(cè)量直流時(shí)，推薦采用前面所述的棒一棒間隙。用球隙測(cè)量直流電壓時(shí)，應(yīng)在間隙的軸垂直方向維持穩(wěn)定的氣流，氣流最低為3m/s。用球間隙測(cè)量直流電壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的分散性，因此，IEC規(guī)定中，推薦使用左圖的棒間隙。標(biāo)準(zhǔn)棒間隙測(cè)量直流電壓時(shí)，其測(cè)量不準(zhǔn)確度在±3%以內(nèi)，測(cè)量方法與球間隙一樣。棒間隙直接測(cè)量直流電壓時(shí)也非常費(fèi)時(shí)，一般用于求取直流高壓輸出值與直流發(fā)生器低壓側(cè)的儀表讀數(shù)間的比例關(guān)系。標(biāo)況下，正、負(fù)極性的直流電壓下，棒間隙10次放電電壓的平均值為：4.標(biāo)準(zhǔn)棒一棒間隙圖5-19直流電壓測(cè)量用棒間隙小結(jié)：穩(wěn)態(tài)高電壓的測(cè)量高壓測(cè)量系統(tǒng)：轉(zhuǎn)換裝置、至試品間的引線、接地連線、低壓測(cè)量回路、測(cè)量?jī)x表等對(duì)測(cè)量結(jié)果的要求：（1）交流電壓的測(cè)量，要求蜂值或有效值時(shí)的總不確定度在

3％之內(nèi)；（2）直流電壓的測(cè)量，要求電壓算術(shù)平均值時(shí)的總不確定度不超過

3%，直流電壓的紋波幅值總不確定度不超過

10%，或脈動(dòng)系數(shù)測(cè)量的不確定度應(yīng)小于

1%。穩(wěn)態(tài)高電壓：工頻交流高壓、直流高壓①利用氣體放電測(cè)量交流高電壓，例如測(cè)量球隙,棒隙。②利用靜電力測(cè)量高電壓，例如靜電電壓表。③利用整流電容電流或充電電壓來測(cè)量高電壓，例如峰值電壓表。④利用分壓器測(cè)量高電壓，如電容分壓器和電阻分壓器。實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量穩(wěn)態(tài)高壓常用的方法：試驗(yàn)設(shè)備容量小，重量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；可同時(shí)進(jìn)行泄漏電流測(cè)量直流耐壓試驗(yàn)更能有效發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子端部的絕緣缺陷對(duì)絕緣損傷小對(duì)交流電氣設(shè)備絕緣的考驗(yàn)不如交流耐壓試驗(yàn)接近實(shí)際5.2.3絕緣的直流耐壓試驗(yàn)5-1簡(jiǎn)述直流耐壓試驗(yàn)與交流相比有哪些主要特點(diǎn)。答：（1）直流下沒有電容電流，要求電源容量很小，加上可么用串級(jí)的方法產(chǎn)生高壓直流，所以試驗(yàn)設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)的要求。特別對(duì)容量較大的試品，如果做交流耐壓試驗(yàn)，需要較大容量的試驗(yàn)設(shè)備，在一般情況下不容易辦到。而做直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，只需供給絕緣泄漏電流（最高只達(dá)毫安級(jí)），試驗(yàn)設(shè)備可以做得體積小而且比較輕便，適合現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)的要求。（2）在試驗(yàn)時(shí)可以同時(shí)測(cè)量泄漏電流，由所得的“電壓一電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮，提供有關(guān)絕緣狀態(tài)的補(bǔ)充信息。（3）直流耐壓試驗(yàn)比之交流耐壓試驗(yàn)更能發(fā)現(xiàn)電機(jī)端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流流經(jīng)線棒絕緣，因而沒有電容電流在半導(dǎo)體防暈層上造成的電壓降，故端部絕緣上分到的電壓較高，有利于發(fā)現(xiàn)該處絕緣缺陷。（4）在直流高壓下，局部放電較弱，不會(huì)加快有機(jī)絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，在某種程度上帶有非破壞性試驗(yàn)的性質(zhì)。5-2直流耐壓試驗(yàn)電壓值的選擇方法是什么？答：由于直流下絕緣的介質(zhì)損耗很小，局部放電的發(fā)展也遠(yuǎn)比交流下微弱，所以直流下絕緣的電氣強(qiáng)度一般要比交流下的高。在選擇試驗(yàn)電壓值時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)，直流耐壓試驗(yàn)所用的電壓往往更高些，并主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來確定，一般為額定電壓的2倍以上，且是逐級(jí)升壓，一旦發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，可及時(shí)停止試驗(yàn)，進(jìn)行處理。直流耐壓試驗(yàn)的時(shí)間可以比交流耐壓試驗(yàn)長(zhǎng)一些，所以發(fā)電機(jī)試驗(yàn)時(shí)是以每級(jí)0.5倍額定電壓分階