直流耐壓試驗測試設備的直流高壓獲得

直流耐壓試驗測試設備的直流高壓獲得。

　　一、半波整流電路

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

圖1-1 半波整流電路原理接線圖

　　半波整流電路分為以下幾部分。

　　1.交流高壓電源

　　這部分包括試驗變壓器T2、自耦式調壓器T1和控制保護裝置等。理想情況下，輸出的直流高壓Ud=√2U1=√2KU2，式中K為試驗變壓器T2的變比;U1、U2為其一次二次側電壓。當要求直流高壓準確度高時，如用于測量避雷器泄漏電流時，必須從高壓側直接測量直流高壓。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大于所加Z高交流電壓有效值的2√2倍，額定電流也應滿足試驗電流的要求。

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

　　穩壓電容器電容C的選擇：當試驗電壓為3～10kV時，C>0.06μF;15～20kV時，C>0.015μF;30kV以上時，C>0.01μF。

　　因大容量設備，如大型發電機、變壓器、電纜等試品本身電容量較大，測量其泄漏電流或進行直流耐壓試驗時，可以不加穩壓電容。

　　3.保護電阻R1

　　保護電阻R1的作用是限制被試品擊穿時短路電流，保護試驗變壓器、硅堆及微安表。一般采用水電阻作為保護電阻。選用原則是：當試品擊穿時，既能將短路電流限制在硅堆的大允許電流之內，又能使控制保護裝置的過流保護可靠動作。正常工作時水電阻上壓降不宜過大(應在試驗電壓的1%以下)，一般按10Ω/V取值。試驗中常用有機玻璃管、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

　　微安表用于測量泄漏電流。表的量程可以根據試品的種類適當選擇。在測量中微安表有三種接線方式：

　　(1)微安表接在試品高壓端，如圖1-1中PA1位置。

　　這種接線的有點是測出的泄漏電流準確，排除了部分雜散電流的影響，接線簡單。缺點是微安表處于高電位，必須有良好的絕緣屏蔽;微安表位置距離實驗員較遠，讀數不便，更換量程不易。另外，有一些微安表頭在高電壓磁場下易極化，造成較大的測量誤差。在被試品接地端無法斷開時常采用這種接線。

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

　　這種接線的微安表處于低電位，具有讀數安全、切換量程方便等優點。一般成套直流高壓裝置中的微安表采用這種接線。這種接線的缺點是高壓導線等對地部分的雜散電流均通過微安表，測量結果誤差較大，如圖1-2所示。

圖1-2 通過微安表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。

　　當被試品的接地端能與地斷開并有絕緣時(如避雷器)，可采用這種接線方法。這種接線的微安表處于低電位，高壓引線等部分雜散電流不經過微安表，讀數、切換量程方便，屏蔽容易。推薦盡可能采用這種接線。

圖1-3 微安表保護回路示意圖

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

　　R1為增壓電阻、微安表流過較大電流時，增壓電阻R1增加放電管兩端壓降，使放電管放電。R1的數值可按下式計算

　　R1=U/I×106，Ω

　　式中 U——放電管實際放電電壓，V;

　　I——微安表滿量程電流，μA。

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

　　二、倍壓整流電路及多級串接整流電阻

　　當需要較高的直流高壓時，如對35kV電纜進行直流耐壓試驗，對110kV及以上磁吹及氧化鋅避雷器進行泄漏電壓試驗時，就要采用倍壓及三級串接整流，其接線如圖1-4所示。

圖1-4 倍壓整流及三級串接整流接線圖

(a)倍壓整流;(b)三級串接整流

　　倍壓整流[見圖1-4(a)]可以輸出對地為2Umax的直流高壓。其原理為：當電源電壓為正半波時(變壓器接地端為負)，變壓器經過硅堆V1導通，對C1充電到Umax;負半波時，變壓器與電容C1的電壓疊加，經硅堆V2對電容C2充電，如果C1≥C2，則C2經過一個周波充到2Umax;一般C1=C2，所以C2經若干周波后充到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以上原理制成的，其接線如圖1-4(b)所示。理想情況下(即不考慮效率及損耗)，圖中1、2、3電的對地電壓值分別可達到2Umax、4Umax、8Umax。

　　三、成套直流高壓試驗儀器

　　近年來，隨著電子技術的廣泛應用，研制出了晶體管直流高壓試驗儀器和以倍壓整流產生高壓或經可控硅逆變器再進行倍壓整流獲得高壓的直流高壓發生器。