《高压实验技术系列》-- 冲击高电压测量

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1、第5章冲击高电压的测量主要内容概述用球隙测量冲击电压的幅值冲击电压分压器冲击电压测量系统的转移特性电阻分压器电容分压器阻容分压器示波器高电压测试的抗干扰措施冲击电压（Impulsevoltage）：雷电冲击或操作冲击，均是单次快速变化过程，不但要求测量系统具有良好的瞬态响应特性，而且要求具有很高的记录速度。测量交直流等慢过程的仪器和系统不一定适宜或根本不可能测量冲击电压。所以冲击波的测量将是一个全新的内容。冲击电压的测量包括两个方面：峰值测量和波形记录。1概述测量误差要求：标准全波、波尾截波，1/5μs短波，幅值误差≤

2、±3%；波头截波的幅值误差≤±5%；（Tc:0.5us~2us）波头截波的幅值误差≤±3%；（Tc>2us）所有波头、波尾时间参数测量误差≤±10%；1概述2用球隙测量冲击电压的幅值2.1用球隙可以测量冲击电压幅值球隙为稍不均匀场，其伏秒特性基本为水平线，冲击比为1，所以可以用球隙测量交、直流幅值的数据作为测量1/5μs短波，雷电标准全波至操作冲击波的数据，（对比1/5μs更短波，伏秒曲线上翘，不适用）。且测量误差≤±3%。2用球隙测量冲击电压的幅值2.2用球隙测冲击电压时如何减小分散性影响分散性的因素：①　球面尘污；

3、②　球隙空气游离不充分。措施：①擦试干净和多次预放电。②采用人工照射方法使间隙中空气游离。2用球隙测量冲击电压的幅值2.3球的保护电阻的作用测交、直流时R很大，以保护球面和防振荡；对冲击R不宜太大，因为①冲击时间短，球面保护要求不高；②因冲击能量很高，所以放电前，球隙电流I=ωCU较大，R上压降亦大，R太大，影响测量结果。所以串R≤500Ω防止过电压即可。2用球隙测量冲击电压的幅值2.4球隙测冲击电压幅值为U50%球隙U50%确定方法：1、简单方法（10次测量法）某一电压作用于球隙距离上，10次中有4、5、6次闪络（相

4、应6、5、4次不闪络）均可认为该电压为U50%。2、多级法至少5次，即选U1、U2…U55个电压，每级电压施加10次，求得近似放电概率P%，之后在正态概率纸上作曲线，并可拟和为一条直线，由此直线求得P=50%的U50%。2用球隙测量冲击电压的幅值2.4球隙测冲击电压幅值为U50%3、升降法先估计U’50%大概为,选择级差d=U’50%×3%，U’50%加于间隙，若击穿，则下次加压减少d；若再击穿，则再减d即可，若再下次不击穿，则应加d。这样升降反复进行，约30次。Ui—某一级电压值；ni—该级电压的加压次数；Σni—总

5、加压次数（20～40）；3冲击电压分压器冲击电压器—示波器，可用于测量冲击电压的波形和幅值。分压器的目的：在电工设备的冲击电压试验中，一般示波器的输入能承受300V，而被测电压为几十万～几百万伏，所以分压器就是用于将高幅值的冲击电压线性缩小到几百伏以内，以供示波器测量。线性的含义：（在波形测量过程中），要求分压比准确，且为一常数不随电压幅值高低和频率（波形）变动而改变。这样理想的分压器称为无畸变分压器。在高压测量中不存在无畸变分压器，只是力争误差小一些，IEC规定误差为±1%。注：分压器误差为1%，但整个冲击试验中的测

6、量误差，不但包括分压器本体，示波器（分压器和示波器间的测量电缆、分压器和冲击电压发生器的）高压引线的误差。3冲击电压分压器3.1冲击高压分压系统的构成及连接线原则连接线的原则：发生器先连线到试品，然后由试品连接到分压器；为避免相互电场、磁场干扰，分压器与试品须相距一定距离。分压器和试品间须加阻尼电阻，改善测量系统转换特性；用屏蔽电缆传输信号；（波纹管、编织层、双层屏蔽）测试系统的接地应良好（单端接地）。3冲击电压分压器3.２冲击测量系统的转移特性网络函数的幅频特性网络函数的相频特性幅频特性和相频特性在扫描正弦波输入条件

7、下获取，对较高电压的分压系统获取幅频特性和相频特性有一定困难，因此常用阶跃响应反映分压系统的转移特性。１频率响应3冲击电压分压器3.２冲击测量系统的转移特性输出端开路，电压转移函数为高压分压系统输入端为单位阶跃函数ε(t)，低压的阶跃响应为G(t)，归一化后的阶跃响应为g(t)=KG(t)，K为稳态分压比。２　阶跃响应阶跃响应时间T的原始理论值为3冲击电压分压器3.２冲击测量系统的转移特性２　阶跃响应(a)阶跃响应时间：T=T1-T2+T3-T4+…(b)标准规定用视在原点O1取代实际原点O。（O1为最陡波形切线与时间

8、轴的交点）(c)过冲β及部分响应时间Tα（左图）3冲击电压分压器3.3.1电阻分压器1电阻分压器特点冲击电阻分压器是由电阻丝按无感绕法绕制的。为减小电感，在满足阻值要求下，线尽量短，所以用电阻率大，温度系数小的电阻丝，如：康铜丝、铜丝、镍铬丝、卡码丝。为提高分压器性能，分压器电阻体常浸油。可以减小无感绕法的匝距，减小残余电感，增大