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冲击电压测量一、冲击电压分压器测量误差的理论分析阶跃响应的理论计算 实验阶跃响应时间:IEC60-2规定的实验阶跃响应时间的定义为测量系统的测量误差计算Δ(4)当系统单位方波响应为振荡波 则[1-g(t)]有正有负 总响应时间为各正负时间之和 T=T1-T2+T3–T4+T5 输出波形的起始部分也叠加有振荡, 但当时间大于g(t)达到稳定所需时间后 输出电压波形将平行于输入波例如:电阻分压器的方波响应g(t)及T电阻分压器的方波响应g(t)及T电阻分压器原理图1、对地电容Ce的影响 用接在分压器R中点的集中等值电容 Ced来代替R-Ce分布参数回路,并 保持响应时间不变。2、电感L的影响3、减少电阻分压器测量误差的措施 1)让起始电压分布接近稳态电压分布4、电阻分压器测量回路 图中R1和R2分别为分压器的高低压臂电阻,R4为末端匹配电阻,它与电缆的波阻抗Z相等。R3为首端匹配电阻 即R2+R3=Z 分压比:t=0时的分压比称作初始分压比;t=∞时的分压比称作稳态分压比。 总分压比:可以论证当测量阶跃波时,初始分压比和稳态分压比是相等的。总的分压比K为高压端输入电压u1与示波器(CRO)两端获得的电压u2之间的比值 分压比:K=n[(R1+R2)(R3+R4)+R1R2]/R2R4 式中n为在R4上的二次分压比值。 单端匹配:若K值太大,可改为仅首端或末端用电阻匹配 电缆芯电阻:电缆较长时,在末端匹配时,需计入电缆芯电阻的分压作用电容分压器 及其对地杂散电容 Ce(=ΣCe′)电容分压器 及其对地杂散电容 Ce(=ΣCe′)电容分压器 及其对地杂散电容 Ce(=ΣCe′)同轴电缆两端匹配的测量回路同轴电缆仅首端匹配的测量回路 初始分压比:在此初瞬时 K1=(C1+C2)/C1 似稳状态:波在电缆中运行两倍行程的时间2τ后,可看作达到似稳状态,此时电缆被看作为是一个电容C0,故 当t≥2τ时 K2=(C1+C2+C0)/C1K1=(C1+C2)/C1,K2=(C1+C2+C0)/C1 电压过冲问题:由于K1与K2有些差异,同轴电缆将引起电压最初的“过冲”,其相对值与C0/(C1+C2)有关 对于短的或中等长度的电缆,以及高C2值,即高分压比的情况,此过冲的作用甚微,可以忽略 当电容分压器应用于测量暂态电压的现场试验时,常需用较长的电缆,此时可以采用早年由F·G·Burch提出的接线图:同轴电缆两端匹配的测量回路同轴电缆两端匹配的测量回路 似稳态分压比:t≥2τ时,分压比 K2=(C1+C2+C3+C0)/C1=2(C1+C2)/C1 分压比相同:回路的初始分压比和似稳态分压比相同2)阻尼式电容分压器(集中式电容分压器略)阻容分压器原理图河南电力设备厂高压大厅户外冲击电压发生器及分压器四、测量冲击电压的峰值电压表测量误差1、与电阻分压器连接的时间常数五、光纤传输技术测量高电压 调制方式:幅度-光强度调制(AM-IM); 调频-光强度调制(FM-IM); 数字脉冲调制; 利用光电效应。 六、测量冲击高电压的示波器数字存储示波器和数字记录仪七、高电压测量的抗干扰 电磁干扰源:电磁干扰主要有三方面的来源 一种是测量用的射频同轴电缆外皮中通过的暂态电流所引起的干扰; 另一种是间隙放电时产生的空间电磁辐射; 第三种是仪器电源线引入的干扰。 冲击高电压测量中的干扰以第一种最须予以重视环路电流产生的压降及杂散电容引起的地电位升高 地电位升高(反击):但当试品或与它相并联的铜球隙突然放电时,除了C通过放电间隙S形成放电回路外,由于Cs原来也充有电荷,它也会通过S及接地电阻R进行放电。在此放电瞬间,R上流过了电流,于是E点电位不再是零。 环路电流引起的压降:由于主放电回路中的电流在A点与E点连线中产生压降,从而使A点电位不等于E点电位,也就更不等于是零电位 例:在产生冲击大电流的情况下 若A点离E点的距离为1米 连接线的电感约为1uH/m 故A、E间的电感约为1uH 设电流的变化率为5×1010A/sec 则放电瞬间A、E之间的瞬间压差的最大值可达50kV 采取的措施:分压器或分流器的接地点最好是直接接在E点上,但实际上这项措施也较难能够保证电缆外皮暂态 电流I造成干扰电压Ucd R0-电缆首端接地电阻 R1-电缆末端接地电阻高电压试验时的抗干扰措施 实验室采用全屏蔽:高压设备放电时,杂散电容也将同时放电,为此可把高压试验厅用金属体(板或网)全屏蔽起来,即作成一个大法拉弟笼, 单点接地:笼仅有一点与地相连,如图所示,则杂散电容电流通过法拉弟笼流回设备,E点的电位不会升高。全屏蔽措施也有利于避免高压放电对外造成电磁干扰,同时也可防止室外的电磁干扰及无线电波对室内进行