第七章高压大电流测量优秀课件.ppt

第七章高压大电流测量第1页，本讲稿共13页高压测量高压测量球隙测量球隙测量任何形式的电极之间空气间隙的长度都任何形式的电极之间空气间隙的长度都可以用来量度引起间隙击穿的电压。既可以用来量度引起间隙击穿的电压。既然空气间隙的击穿决定于施加电压的幅然空气间隙的击穿决定于施加电压的幅值，所以火花间隙就能够测量电压的幅值，所以火花间隙就能够测量电压的幅值。对于交流、直流和冲击电压幅值的值。对于交流、直流和冲击电压幅值的测量，无论是从结构方面看，还是从减测量，无论是从结构方面看，还是从减小误差的观点看，球隙是最适宜的。求小误差的观点看，球隙是最适宜的。求取球隙击穿电压需按照国际电工委员会取球隙击穿电压需按照国际电工委员会的球隙放电电压表来确定。球隙连接回的球隙放电电压表来确定。球隙连接回路有两种：对称回路和不对称回路。路有两种：对称回路和不对称回路。第2页，本讲稿共13页在球隙对称连接的情况下，对于所有的电压形式和对于两种极性，击在球隙对称连接的情况下，对于所有的电压形式和对于两种极性，击穿电压都是一样的；不对称连接时，极性效应发挥作用，但只对冲击穿电压都是一样的；不对称连接时，极性效应发挥作用，但只对冲击电压需要考虑，而直流电压下，由于测量误差大，击穿电压的分散性电压需要考虑，而直流电压下，由于测量误差大，击穿电压的分散性超过了极性效应引起的差别，因此不考虑。在测超过了极性效应引起的差别，因此不考虑。在测50Hz及直流电压时，及直流电压时，球隙要串接一个保护电阻球隙要串接一个保护电阻R，以限制放电时实验设备的过电压和短路，以限制放电时实验设备的过电压和短路电流，并防止球表面被电弧烧坏。电阻值为电流，并防止球表面被电弧烧坏。电阻值为110欧欧/伏。击穿电压服从伏。击穿电压服从统计规律，所以在几次测量同一个电压时，所得的结果有分散性。因统计规律，所以在几次测量同一个电压时，所得的结果有分散性。因为这个缘故，测量不应少于三次，剔除偶然很大的偏差，取读数的算为这个缘故，测量不应少于三次，剔除偶然很大的偏差，取读数的算术平均值作为被测值。用球隙测量术平均值作为被测值。用球隙测量50Hz和直流电压的缺点是不能在测和直流电压的缺点是不能在测试中对电压的变化进行观察。并且在每次击穿之后都必须切断实验设试中对电压的变化进行观察。并且在每次击穿之后都必须切断实验设备。所以在这种情况下，球隙主要用来绘制高压设备的校正曲线，以备。所以在这种情况下，球隙主要用来绘制高压设备的校正曲线，以及在淋雨实验时测量电压。及在淋雨实验时测量电压。第3页，本讲稿共13页电极在电场力的作用下，移动的仪表称为静电仪表。由电极在电场力的作用下，移动的仪表称为静电仪表。由电工理论知道，处于电位差下的两个电极相互作用的机电工理论知道，处于电位差下的两个电极相互作用的机械力一般由下式确定：械力一般由下式确定：高压静电电压表高压静电电压表由上式可知，静电电压表就能够测量直流和交流电压由上式可知，静电电压表就能够测量直流和交流电压的有效值。的有效值。在方向在方向上作用的力；上作用的力；电极间的电容电极间的电容如果作用在可动电极上的电场是均匀的，电极的偏移如果作用在可动电极上的电场是均匀的，电极的偏移不大，或者用将电极恢复到原位的方法把偏移消除，不大，或者用将电极恢复到原位的方法把偏移消除，电容就可以相当准确的计算，再测量电容就可以相当准确的计算，再测量fx力，那么电压力，那么电压就能按上式计算。满足这些条件的电压表称为绝对型静电电就能按上式计算。满足这些条件的电压表称为绝对型静电电压表。压表。第4页，本讲稿共13页绝对型静电电压表是一种在电压测量之前被平衡的天平。在接地平衡绝对型静电电压表是一种在电压测量之前被平衡的天平。在接地平衡杆杆4的端悬挂着平板电极（圆盘）的端悬挂着平板电极（圆盘）2。由于静电力。由于静电力f 的相互作用，这的相互作用，这个圆盘被处于被测电压下的不动圆盘个圆盘被处于被测电压下的不动圆盘1所吸引。由于有保护换所吸引。由于有保护换3，它，它包围着圆盘包围着圆盘2，从而消除了其周围边的边缘效应，所以圆盘，从而消除了其周围边的边缘效应，所以圆盘1和和2之间的之间的电场是严格均匀的，电极间的电容可按公式准确计算，其中是圆盘电场是严格均匀的，电极间的电容可按公式准确计算，其中是圆盘2的面积，是圆盘间的距离。的面积，是圆盘间的距离。用小砝码用小砝码5使天平平衡，由此就确定了力使天平平衡，由此就确定了力f。平衡位置由接点系统。平衡位置由接点系统6及及小灯泡小灯泡7和和8来监视。绝对型静电电压表用来测量来监视。绝对型静电电压表用来测量300400kV的电压，的电压，为了减小尺寸，通常把它们放在高气压的容器里。电压表的测量误差为了减小尺寸，通常把它们放在高气压的容器里。电压表的测量误差为为0.010.4。绝绝对对型型静静电电电电压压表表第5页，本讲稿共13页电子示波器电子示波器第6页，本讲稿共13页这种示波器的方框图这种示波器的方框图第7页，本讲稿共13页大电流测量（交流电流互感器）大电流测量（交流电流互感器）在测量工业用电范围内交流大电流时，通常在测量工业用电范围内交流大电流时，通常 采用电流互感器扩大采用电流互感器扩大仪表量程。它的特点是稳定性好，准确度比较高。在现代采用比较仪表量程。它的特点是稳定性好，准确度比较高。在现代采用比较好的磁性材料和工艺技术水平条件下，制作误差不超过好的磁性材料和工艺技术水平条件下，制作误差不超过10-4的电流的电流互感器并不太困难。电流互感器的典型结构与普通变压器相似（如互感器并不太困难。电流互感器的典型结构与普通变压器相似（如图），它包括两个绕组，在理想情况下，如果忽略激磁电流，则原图），它包括两个绕组，在理想情况下，如果忽略激磁电流，则原副绕组的磁通势是平衡的，即副绕组的磁通势是平衡的，即所以根据副边电路里仪表的读数，便可以确定原边电流，即所以根据副边电路里仪表的读数，便可以确定原边电流，即式中式中 =常数，而且常常大于常数，而且常常大于1，这样采用电流互感器便可以，这样采用电流互感器便可以扩大仪表量程。扩大仪表量程。第8页，本讲稿共13页电流互感器原理结构图电流互感器原理结构图电流互感器的另一个作用，就电流互感器的另一个作用，就是使得测量仪表与被测电路没是使得测量仪表与被测电路没有电的直接联系。以保证工作有电的直接联系。以保证工作人员的安全，为了防止原副边人员的安全，为了防止原副边绕组之间绝缘击穿而引起的事绕组之间绝缘击穿而引起的事故，副绕组一端必须接地。故，副绕组一端必须接地。电流互感器的工作原理与变压电流互感器的工作原理与变压器极为相似，不同之处就是它器极为相似，不同之处就是它的原边电流主要取决于被测电的原边电流主要取决于被测电路的工作状态，而与副边所连路的工作状态，而与副边所连接的负载大小无关，所以在使接的负载大小无关，所以在使用时决不允许副边开路，否则用时决不允许副边开路，否则副边电流为零而失去副边电流为零而失去“去磁去磁”作用，导致铁心中的激励磁通作用，导致铁心中的激励磁通很大，在副绕组两端感应出危很大，在副绕组两端感应出危及人们生命安全的高电压。及人们生命安全的高电压。第9页，本讲稿共13页直流高压大电流测量直流高压大电流测量霍尔式隔离传感器（磁隔离）霍尔式隔离传感器（磁隔离）直放式直放式LEM传感器：传感器：平衡式平衡式LEM传感器传感器第10页，本讲稿共13页霍尔式隔离传感器霍尔式隔离传感器霍尔效应霍尔效应如图所示，在一个如图所示，在一个N型半导体薄片（霍尔元件）相对两侧面通以控制型半导体薄片（霍尔元件）相对两侧面通以控制电流电流I，在薄片垂直方向加以磁场，在薄片垂直方向加以磁场B，则在半导体两侧面会产生一个大，则在半导体两侧面会产生一个大小与控制电流小与控制电流I和磁场和磁场B乘积成正比的电势乘积成正比的电势UH。即。即这一现象叫做霍尔效应，产生的电势这一现象叫做霍尔效应，产生的电势UH叫做霍尔电势，叫做霍尔电势，霍霍尔尔效效应应原原理理图图为灵敏度。当为灵敏度。当I一定时，一定时，UH正比于正比于B。第11页，本讲稿共13页直放式直放式LEM传感器传感器在如图所示直放式在如图所示直放式LEM传感器中存在下列关系：传感器中存在下列关系：VXiXLXBE该传感器价格便宜，但是存在零点飘移。目前市场上多为双电源，单该传感器价格便宜，但是存在零点飘移。目前市场上多为双电源，单电源数量少而且价格高且易发生磁化问题。电源数量少而且价格高且易发生磁化问题。第12页，本讲稿共13页平衡式平衡式LEM传感器传感器平衡式平衡式LEM传感器自身存在动态平衡，反映速度快，其线性度、灵敏度传感器自身存在动态平衡，反映速度快，其线性度、灵敏度都比直放式好，且它不受零飘的影响。如图所示，都比直放式好，且它不受零飘的影响。如图所示，Bx与与Bf相抵消直至相抵消直至E=0。第13页，本讲稿共13页