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直流高压测试电源是如何进行接线的?
  一、获得直流高压   (一) 半波整流电路   半波整流电路及其测量接线如图1-1所示。通常用于测量大容量变压器、电缆等的泄漏电流,并进行直流耐压试验。

  一、获得直流高压

  (一) 半波整流电路

  半波整流电路及其测量接线如图1-1所示。通常用于测量大容量变压器、电缆等的泄漏电流,并进行直流耐压试验。

  图1-1半波整流电路原理接线图

  半波整流电路分为以下几个部分。

  1、交流高压电源

  该部分包括测试变压器T2、自动电压调节器T1和控制和保护装置。理想情况下,输出直流高压Ud=√2U1=√2KU2,其中K为试验变压器T2的变比;U1和U2是一次侧和二次侧电压。当需要高精度的直流高压时,例如测量避雷器的泄漏电流,必须直接从高压侧测量直流高压。如果使用转换后的值,错误可能会更大。

  2、整流部分

  整流部分包括高压硅堆和稳压电容器(滤波电容器),用于整流和滤波以获得更理想的直流波形。通常,高压硅堆的额定反向峰值电压应大于2√施加的最高交流电压有效值的2倍,额定电流也应满足试验电流的要求。

  当多个硅堆串联时,为了使每个硅堆的电压分布均匀,需要并联均压电阻器R,其值一般为硅堆反向电阻的1/3到1/4倍。

  稳压电容器C的选择:试验电压为3~10kV时,C>0、06μF;试验电压为3~10kV时,C>0、015μF;当试验电压高于30kV时,C>0、01μF。

  由于大容量设备,如大型发电机、变压器、电缆和其他测试产品具有大电容,因此在测量其泄漏电流或进行直流耐压测试时,无需添加稳定电容器。

  3、保护电阻器R1

  保护电阻器R1的功能是在测试产品发生故障时限制短路电流,并保护测试变压器、硅堆和微安表。通常,耐水性用作保护电阻。选择原则是:当试验产品发生故障时,不仅能将短路电流限制在硅堆的最大允许电流范围内,还能使控制保护装置的过流保护可靠动作。正常运行时,水电阻上的压降不应太大(应小于试验电压的1%),一般为10Ω/V。试验中,有机玻璃管和透明硬塑料管通常用水冲洗制成,其表面爬电距离一般按3~4kV/cm考虑。

  4、微安计

  微安计用于测量泄漏电流。可根据测试产品的类型适当选择仪表的范围。测量中微安计有三种接线方式:

  (1) 将微安表连接到测试产品的高压端,如图1-1中PA1的位置所示。

  这种接线的优点是测量泄漏电流准确,排除了部分杂散电流的影响,接线简单。缺点是微安计处于高电位,必须有良好的绝缘屏蔽;微安计的位置远离实验者,读数不方便,量程不易改变。此外,一些微安表头在高压磁场下容易极化,造成较大的测量误差。当测试产品的接地端子无法断开时,通常使用这种接线。

  (2) 将微安计连接到高压试验变压器T2初级(高压)绕组的尾部,在图1-1中PA2的位置。

  这种接线的微安表电位低,读数安全,量程切换方便。成套直流高压装置中的微安表一般采用这种接线方式。这种接线的缺点是高压线和其他部分对地杂散电流通过微安计,测量结果误差较大,如图1-2所示。

 图1-2通过微安计PA2的杂散电流路径示意图

  I1电晕电流;I2泄漏电流;I-通过PA2的杂散电流

  (3)微安表接在试品低压端,如图1-1中PA3位置。

  当被试品的接地端能与地断开并有绝缘时(如避雷器),可采用这种接线方法。这种接线的微安表处于低电位,高压引线等部分杂散电流不经过微安表,读数、切换量程方便,屏蔽容易。推荐尽可能采用这种接线。

  图1-3 微安表保护回路示意图

  一般专用的微安表保护回路,如图1-3所示。图中C1是滤波电容,滤掉测量回路中的交流分量并保证放电管稳定放电,减少指针摆动,便于读数。其数值可为0.5~5μF/150V。当回路中出现超过微安表量程的泄漏电流时,放电管迅速放电,将微安表两端短路。以保护微安表。放电管放电电压一般约50~100V。

  R1为增压电阻、微安表流过较大电流时,增压电阻R1增加放电管两端压降,使放电管放电。R1的数值可按下式计算

  R1=U/I×106,Ω

  式中 U——放电管实际放电电压,V;

  I——微安表满量程电流,μA。

  电感线圈L一般取1H左右。其作用是防止突然短路时放电管来不及动作,冲击电流损坏微安表。通常电感线圈可用电能表电压线圈或小变压器绕组代替。 

  (二)倍压整流电路和多级串联整流电阻

  当需要更高的直流高压时,如35kV电缆的直流耐压试验,110kV及以上的吹磁和氧化锌避雷器的泄漏电压试验,应使用倍压和三级串联整流。接线如图1-4所示。

  图1-4倍压整流器和三级串联整流器接线图

  (A) 倍压整流;(b) 三级串联整流

  倍压整流器[见图1-4(a)]可向地面输出2Umax的直流高压。其原理是:当电源电压为正半波(变压器接地端为负)时,变压器通过硅堆V1导通,并将C1充电至Umax;在负半波中,变压器和电容器C1的电压被叠加,并且变压器和电容器C1的电压通过硅堆V2对电容器C2充电而被叠加。如果C1≥C2,C2在一个循环后充电至2Umax;通常C1=C2,因此C2在几次循环后充电至2Umax,这是变压器输出电压峰值的两倍。串联整流器也是根据上述原理制造的,其接线如图1-4(b)所示。在理想情况下(即不考虑效率和损耗),电压值​​图中1、2和3的最大值可分别达到2Umax、4Umax和8Umax。

  (三)成套直流高压试验设备

  近年来,随着电子技术的广泛应用,晶体管直流高压测试仪器和通过倍压整流或通过可控硅逆变器倍压整流产生高压的直流高压发生器得到了发展。例如,直流高压发生器得到了发展和应用Pilot Holdings生产的电压等级在60-400kV之间,设备体积小、重量轻,广泛用于试验现场,其使用和操作可参考我公司直流高压发电机手册。

  二、直流高压测量

  直流高压的测量是漏电电压试验的重要组成部分,试验过程中施加直流电压的准确性对试验结果有很大影响,如FCZ3-110J型避雷器在110kV加压时,泄漏电流为370μa,试验合格,在110kV加压时,泄漏电流为460μae压力114kV,试验不合格。

  直流高压测量方法通常有以下几种:

  1、在试验变压器低压侧测量

  在半波整流电路中,通过测试变压器的变比和测量变压器低压侧的电压,可以近似转换直流高压值,即:

  UDC=√2KU2

  式中UDC——施加在被测产品上的直流电压,V;

  K——变比;

  U2——变压器低压侧电压的有效值,V。

  由于该测量方法忽略了被测产品的泄漏电压和保护电阻的压降,因此精度不高,可在直流高压精度不高时使用。

  2、用高压静电电压表测量

  对于不同范围的直流高压,选用无量程的高压静电电压表,可直接测量输出电压,这种测量虽然精度高,但由于现场使用不便,一般只用于室内测试。

  3、用高压电阻系列微安表测量

  图1-1所示的高压测量是一种使用高压电阻器R与微安计PA串联的测量方法。该方法的优点是直接测量高压,测量范围非常宽。高电阻经过严格校准后,测量精度也能得到保证。测量原理基于欧姆定律。

  电阻器R可采用金属膜电阻器和碳膜电阻器,要求电阻值稳定,电阻随温度变化规律变化或不变化。电阻容量和表面爬电距离也符合测量电压的要求。一般情况下,电阻器应安装在密封的绝缘筒内,并应采取良好的均压措施,如防电晕帽和防电晕环。绝缘筒表面应绝缘良好,以减少电阻体表面和绝缘表面的泄漏电流。必要时,应屏蔽微安计。

  4、用分压器测量

  如图1-5所示,使用高值电阻器R1与等效电阻器R2串联,测量R2上的电压U2,然后根据分压比K=(R1+R2)/R2 U1=KU2=(R1+R2)/R2×U2计算测量的高电压。为了安全起见,在R2电阻器的两端并联一个低压放电管。

  图1-5使用分压器测量直流高压接线图

  5、用球间隙测量

  用球隙测量直流高压的方法与交流电压测量的方法基本相同。这种测量方法通常在直流电压较高时使用。

时间:2021.12.01 来源:吉事励 阅读:4402
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