直流耐壓試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的直流高壓獲得

直流耐壓試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的直流高壓獲得。

　　一、半波整流電路

　　半波整流電路及其測(cè)量接線(xiàn)如圖1-1所示。一般用于測(cè)量大容量變壓器、電纜等泄漏電流和進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。

圖1-1 半波整流電路原理接線(xiàn)圖

　　半波整流電路分為以下幾部分。

　　1.交流高壓電源

　　這部分包括試驗(yàn)變壓器T2、自耦式調(diào)壓器T1和控制保護(hù)裝置等。理想情況下，輸出的直流高壓Ud=√2U1=√2KU2，式中K為試驗(yàn)變壓器T2的變比;U1、U2為其一次二次側(cè)電壓。當(dāng)要求直流高壓準(zhǔn)確度高時(shí)，如用于測(cè)量避雷器泄漏電流時(shí)，必須從高壓側(cè)直接測(cè)量直流高壓。如用換算值則可能誤差較大。

　　2.整流部分

　　整流部分包括高壓硅堆和穩(wěn)壓電容器(濾波電容器)，作用是整流濾波，獲得較理想的直流波形。一般情況下，高壓硅堆的額定反峰電壓應(yīng)大于所加Z高交流電壓有效值的2√2倍，額定電流也應(yīng)滿(mǎn)足試驗(yàn)電流的要求。

　　多只硅堆串聯(lián)時(shí)，為了使每只硅堆電壓分配均勻，需并聯(lián)均壓電阻R，其數(shù)值一般為硅堆反向電阻的1/3～1/4倍。

　　穩(wěn)壓電容器電容C的選擇：當(dāng)試驗(yàn)電壓為3～10kV時(shí)，C>0.06μF;15～20kV時(shí)，C>0.015μF;30kV以上時(shí)，C>0.01μF。

　　因大容量設(shè)備，如大型發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜等試品本身電容量較大，測(cè)量其泄漏電流或進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，可以不加穩(wěn)壓電容。

　　3.保護(hù)電阻R1

　　保護(hù)電阻R1的作用是限制被試品擊穿時(shí)短路電流，保護(hù)試驗(yàn)變壓器、硅堆及微安表。一般采用水電阻作為保護(hù)電阻。選用原則是：當(dāng)試品擊穿時(shí)，既能將短路電流限制在硅堆的大允許電流之內(nèi)，又能使控制保護(hù)裝置的過(guò)流保護(hù)可靠動(dòng)作。正常工作時(shí)水電阻上壓降不宜過(guò)大(應(yīng)在試驗(yàn)電壓的1%以下)，一般按10Ω/V取值。試驗(yàn)中常用有機(jī)玻璃管、透明硬塑料管沖水制成，其表面爬電距離常按3～4kV/cm考慮。

　　4.微安表

　　微安表用于測(cè)量泄漏電流。表的量程可以根據(jù)試品的種類(lèi)適當(dāng)選擇。在測(cè)量中微安表有三種接線(xiàn)方式：

　　(1)微安表接在試品高壓端，如圖1-1中PA1位置。

　　這種接線(xiàn)的有點(diǎn)是測(cè)出的泄漏電流準(zhǔn)確，排除了部分雜散電流的影響，接線(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是微安表處于高電位，必須有良好的絕緣屏蔽;微安表位置距離實(shí)驗(yàn)員較遠(yuǎn)，讀數(shù)不便，更換量程不易。另外，有一些微安表頭在高電壓磁場(chǎng)下易極化，造成較大的測(cè)量誤差。在被試品接地端無(wú)法斷開(kāi)時(shí)常采用這種接線(xiàn)。

　　(2)微安表接在高壓試驗(yàn)變壓器T2的一次(高壓)繞組尾部，如圖1-1中PA2位置。

　　這種接線(xiàn)的微安表處于低電位，具有讀數(shù)安全、切換量程方便等優(yōu)點(diǎn)。一般成套直流高壓裝置中的微安表采用這種接線(xiàn)。這種接線(xiàn)的缺點(diǎn)是高壓導(dǎo)線(xiàn)等對(duì)地部分的雜散電流均通過(guò)微安表，測(cè)量結(jié)果誤差較大，如圖1-2所示。

圖1-2 通過(guò)微安表PA2的雜散電流路徑示意圖

　　I1—電暈電流;I2—漏電流;I—通過(guò)PA2的雜散電流

　　(3)微安表接在試品低壓端，如圖1-1中PA3位置。

　　當(dāng)被試品的接地端能與地?cái)嚅_(kāi)并有絕緣時(shí)(如避雷器)，可采用這種接線(xiàn)方法。這種接線(xiàn)的微安表處于低電位，高壓引線(xiàn)等部分雜散電流不經(jīng)過(guò)微安表，讀數(shù)、切換量程方便，屏蔽容易。推薦盡可能采用這種接線(xiàn)。

圖1-3 微安表保護(hù)回路示意圖

　　一般Z用的微安表保護(hù)回路，如圖1-3所示。圖中C1是濾波電容，濾掉測(cè)量回路中的交流分量并保證放電管穩(wěn)定放電，減少指針擺動(dòng)，便于讀數(shù)。其數(shù)值可為0.5～5μF/150V。當(dāng)回路中出現(xiàn)超過(guò)微安表量程的泄漏電流時(shí)，放電管迅速放電，將微安表兩端短路。以保護(hù)微安表。放電管放電電壓一般約50～100V。

　　R1為增壓電阻、微安表流過(guò)較大電流時(shí)，增壓電阻R1增加放電管兩端壓降，使放電管放電。R1的數(shù)值可按下式計(jì)算

　　R1=U/I×106，Ω

　　式中 U——放電管實(shí)際放電電壓，V;

　　I——微安表滿(mǎn)量程電流，μA。

　　電感線(xiàn)圈L一般取1H左右。其作用是防止突然短路時(shí)放電管來(lái)不及動(dòng)作，沖擊電流損壞微安表。通常電感線(xiàn)圈可用電能表電壓線(xiàn)圈或小變壓器繞組代替。

　　二、倍壓整流電路及多級(jí)串接整流電阻

　　當(dāng)需要較高的直流高壓時(shí)，如對(duì)35kV電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)，對(duì)110kV及以上磁吹及氧化鋅避雷器進(jìn)行泄漏電壓試驗(yàn)時(shí)，就要采用倍壓及三級(jí)串接整流，其接線(xiàn)如圖1-4所示。

圖1-4 倍壓整流及三級(jí)串接整流接線(xiàn)圖

(a)倍壓整流;(b)三級(jí)串接整流

　　倍壓整流[見(jiàn)圖1-4(a)]可以輸出對(duì)地為2Umax的直流高壓。其原理為：當(dāng)電源電壓為正半波時(shí)(變壓器接地端為負(fù))，變壓器經(jīng)過(guò)硅堆V1導(dǎo)通，對(duì)C1充電到Umax;負(fù)半波時(shí)，變壓器與電容C1的電壓疊加，經(jīng)硅堆V2對(duì)電容C2充電，如果C1≥C2，則C2經(jīng)過(guò)一個(gè)周波充到2Umax;一般C1=C2，所以C2經(jīng)若干周波后充到2Umax，即為變壓器輸出電壓峰值的2倍。串接式整流裝置也是根據(jù)以上原理制成的，其接線(xiàn)如圖1-4(b)所示。理想情況下(即不考慮效率及損耗)，圖中1、2、3電的對(duì)地電壓值分別可達(dá)到2Umax、4Umax、8Umax。

　　三、成套直流高壓試驗(yàn)儀器

　　近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，研制出了晶體管直流高壓試驗(yàn)儀器和以倍壓整流產(chǎn)生高壓或經(jīng)可控硅逆變器再進(jìn)行倍壓整流獲得高壓的直流高壓發(fā)生器。