高电压技术实验实验报告 高电压技术实验总结优秀

实验 一 ．介质损耗角正切值得测量 一． 实验目得 学习使用ｑs１型西林电桥测量介质损耗正切值得方法.二． 实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三． 实验说明 绝缘介质中得介质损耗(p=ωｃ u２ tgδ)以介质损耗角δ得正切值（tgδ）来表征，介质损耗角正切值等于介质有功电流与电容电流之比。用测量 tgδ值来评价绝缘得好坏得方法就是很有效得,因而被广泛采用,它能发现下述得一些绝缘缺陷：

绝缘介质得整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等得不均匀或脏污。

测量介质损耗正切值得方法较多，主要有平衡电桥法（ｑs1）,不平衡电桥法及瓦特表法。目前,我国多采用平衡电桥法，特别就是工业现场广泛采用 qｓ1型西林电桥。这种电桥工作电压为 10kv，电桥面板如图 2—1 所示，其工作原理及操作方法简介如下: ⑴.检流计调谐钮 ⑵。检流计调零钮 ⑶。c4 电容箱(tgδ）⑷。r３电阻箱 ⑸。微调电阻ρ(r3 桥臂)⑹.灵敏度调节钮 ⑺.检流计电源开关 ⑻。检流计标尺框 ⑼。+tｇδ/-tgδ及接通ⅰ/断开／接通ⅱ切换钮 1 qs1 西林电桥面 板图

⑽.检流计电源插座 ⑾．接地 ⑿.低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁。桥体引出线 1 1）工作原理：

原理接线图如图 2-2 所示，桥臂 bc 接入标准电容ｃ n（一般 c ｎ =５0pf）,桥臂ｂd 由固定得无感电阻 r ４ 与可调电容 c ４ 并联组成,桥臂ａｄ接入可调电阻 r 3，对角线ａb 上接入检流计 g，剩下一个桥臂 aｃ就接被试品 c x.高压试验电压加在 cd 之间,测量时只要调节 r 3与 c 4 就可使 g 中得电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有：

即：

（式 2-1）各桥臂阻抗分别为:将各桥臂阻抗代入式 2-1,并使等式两边得实部与虚部分别相等,可得:（式 2—2）在电桥中,r4 得数值取为＝1000０/π＝31８4（ω),电源频率ω=１00π，因此：

tgδ＝ c 4（μf）（式 2—３)即在ｃ ４ 电容箱得刻度盘上完全可以将 c 4 得电容值直接刻度成 tgδ值（实际上就是刻度成ｔgδ（％）值)，便于直读。

2 2）接线方式: : qs１电桥在使用中有多种接线方式，如下图所示得正接线、反接线、对角接线,低压测量接线等。

正接线适用于所测设备两端都对地绝缘得情况,此时电桥得 d 点接地，试验高电压在被试品及标准电容上形成压降后，作用于电桥本体得电压很低,测试操 1 qs1 西林电桥面板图

作很安全也很方便，而且电桥得三根引出线(ｃ x、ｃ n、e）也都就是低压,不需要与地绝缘。

反接线适用于所测设备有一端接地得情况,这时就是 c 点接地,试验高电压通过电桥加在被试品及标准电容上,电桥本体处于高电位，在测试操作时应注意安全，电桥调节手柄应保证具有 15kｖ以上得交流耐压能力,电桥外壳应保证可靠接地。电桥得三根引出线为高压线，应对地绝缘。

对角接线使用于所测设备有一端接地而电桥耐压又不够,不能使用反接线得情况，但这种接线得测量误差较大,测量结果需进行校正。

低压接线可用来测量低压电容器得电容量及tgδ值,标准电容可选配0、001μf（可测ｃ x 范围为 30０pｆ~１0μｆ）或 0、01μf（可测 c x 范围为３０00pf～100μf)３..分流电阻得选择及 tg δ值得修正: : qs１电桥可测试品范围很广，试品电容电流变化范围也很广，但电桥中 r ３ 得最大允许工作电流为０、０１a,如果试品电容电流超过此值,则必须投入分流器，以保证 r 3 得安全工作，分流器挡位得选择可按表２—１所列数据进行。

在投入分流器后所测 tｇδ值很小得情况下,测量值应进行校正，其校正式如下: tgδ为实测值，δtgδ为校正量,ｔgδ x 为校正后得值。

四 四.仪器设备：

５0/５试验装置一套 水阻一只 电压表一只 ｑs1 电桥一套

220kｖ脉冲电容器(被试品）一只 五 五.实验接线:(a）高压试验源（b）正接线（ｃ)反接线（d）对 对角接线 q ｓ1 西林电桥试验接线图 六 ．实验步骤: ⑴。首先按上图所示得正接线法接好试验线路;⑵.将ｒ ３、c 4 以及灵敏度旋钮旋至零位,极性切换开关放在中间断开位置;⑶．根据被试品电容量确定分流器挡位;⑷。检查接线无误后,合上光偏式检流计得光照电源,这时刻度板上应出现一条窄光带，调节零位旋钮,使窄光带处在刻度板零位上;⑸．合上试验电源，升至所需试验电压； ⑹。把极性切换开关转至“+ ｔgδ”位置得“接通ⅰ”上； ⑺.把灵敏度旋钮旋至 1 或２位置,调节检流计得合频旋钮，找到检流计得谐振点,光带达到最宽度,即检流计单挡灵敏度达到最大； ⑻。调节检流计灵敏度旋钮，使光带达到满刻度得 1/3～2/３为止； ⑼.先调节 r 3 使光带收缩至最窄,然后调节 c 4 使光带再缩至最窄,当观察不便时,应增大灵敏度旋钮挡(注意在整个调节过程中，光带不能超过满刻度），最后,反复调节ρ与 c 4 并在灵敏度旋钮增至 10 挡(最大挡）时，将光带收缩至最窄(一般不超过 4ｍｍ）,这时电桥达到平衡；

⑽.电桥平衡后，记录 tgδ、r 3、ρ值，以及分流器挡位与所对应得分流器电阻 n,还有所用标准电容得容量 c n;⑾。将检流计灵敏度降至零,把极性旋钮旋至关断，把试验电压降至零并关断试验电源，关断灯光电源开关，最后将试验变压器及被试品高压端接地。

⑿．计算被试品电容量: 式中,c n——---－标准电容得容量（50pf 或 10０ｐｆ)n—-－——－分流器电阻值(对应于分流器挡位,如表 2-１所列)⒀。按图 2-４所示得反接线法接好试验线路（选做)；并按⑵～⑿操作步骤调节电桥,测出被试品得 tgδ值与 c ｘ 值。

注意:反接线法桥体内为高压，电桥箱体必须良好接地,电桥引出线应架空与地绝缘.操作时注意安全。

七． 实验结果 在实验中我们选择得仪器就是 xhｊs１000a 型变频电源，其主要功能就是将频率为 5０ｈz 得工频交流电转化成频率为４０—４5hz 得 交流电,以防止工频交流电得干扰 １、正接线法 1 1）实验接线图 2 2）实验参数设定

3)实验结果 试品电容ｃx(ｎf)4、2７5 4、27５ 4、27５ ｔａnδ ２、72７% 2、7２4％ 2、720％ 2 2、反 接线法 １))实验接线图 ２))参数设定

3 3）实验结果 试品电容ｃx（nｆ）４、296 4、296 4、29６ tａnδ ２、78４ ２、780 2、780 3.分析 由上表中所示得实验结果可以瞧出,无论就是正接法接线还就是反接法接线，三次实验试品得电容量都为恒定值，而ｔａnδ却有变化;这就是因为试品电容受正反解法得轻微影响,一般接线方式固定其值就基本固定了，而ｔanδ却与空气得湿度,被试品表面得积污程度，温度，外界磁场得干扰等有关系,因此其值有轻微得变化。

八． 实验总结 介质损耗就是表征介质交流损耗得参数(直流用电导即可表征）,包括电导与电偶损耗,测量 tanδ就是判断电气设备绝缘状态得一项灵敏有效得方法。ｔaｎδ能反映绝缘得整体缺陷与小电容试品得严重局部缺陷,对于电容量很大得电气设备得局部性缺陷,应该将设备分解为几个部分，分别测量ｔaｎδ得值。

试验吸引人得地方便就是可以让我们对于书本上学习得抽象得概念性得东西具体化,这对于我们得学习就是大有裨益得；通过这个试验,对于课堂上学习得介质损耗角有了一个比较具体得概念，在实验得测试过程中，同学们团结一致，发现了许多得问题并且积极想办法解决,让我瞧到了团结得力量;谢谢学校提供给我们条件。

实验二 二.避雷器试验 一．实验目得 了解阀型避雷器得种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器得结构与适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验得项目、具体内容、试验标准及试验

方法.二。实验项目 1．ｆs-10 型避雷器试验(1）.绝缘电阻检查(2)。工频放电电压测试 2。fz－15 型避雷器试验(１).绝缘电阻检查（2）.泄漏电流及非线性系数得测试 三 ．实验说明 阀型避雷器分普通型与磁吹型两类，普通型又分 fs 型(配电型）与ｆz 型（站用型）两种.它们得作用过程都就是在雷电波入侵时击穿火花间隙,通过阀片（非线性电阻)泄导雷电流并限制残压值，在雷电过后又通过阀片减小工频续流并通过火花间隙得自然熄弧能力在工频续流第一次过零时切断之,避雷器实际工作时得通流时间≯10ms(半个工频周期）.ｆs 型避雷器得结构最简单，如图 2-１所示,由火花间隙与非线性电阻(阀片)串联组成。fz 型避雷器得结构特点就是在火花间隙上并联有均压电阻（也为非线性电阻)，如图２－２所示,增设均压电阻就是为了提高避雷器得保护性能,因为多个火花间隙串联后将引起间隙上工频电压分布不均，并随外瓷套电压分布而变化,从而引起避雷器间隙恢复电压得不均匀及不稳定,降低避雷器熄弧能力,同时其工频放电电压也将下降与不稳定。加上均压电阻后,工频电压将按电阻分布,从而大大改善间隙工频电压得分布均匀度，提高避雷器得保护性能.非线性电阻得伏安特性式为:u=ｃiα ,其中 c 为材料系数,α即为非线性系数（普通型阀片得α≈0、２、磁吹型阀片得α≈0、24、fz 型避雷器因均压电阻得影响，其整体α≈０、3５~0、45），其伏安特性曲线如图２—3 所示。可见流过非线性电阻得电流越大，其阻值越小，反之其阻值越大，这种特性对避雷器泄导雷电流并限制残压，减小并切断工频续流都很有利。另外，fs

型避雷器得工作电压较低（≤10ｋｖ）,而ｆｚ型避雷器工作电压可做到２20kv。fz 型避雷器中得非线性电阻（均压电阻与阀片)得热容量较 fs 型为大，因其工作时要长期流过工频漏电流（很小、微安级）。磁吹型避雷器有ｆcz 型（电站用）与 fcd 型(旋转电机用)两种，其结构与 fz 型相似,间隙上都有均压电阻，只就是磁吹型避雷器采用磁吹间隙，并配有磁场线圈与辅助间隙.由于以上结构上得不同,所以对 fs 型与ｆz（ｆｃｚ、fcd)型避雷器得预防性试验项目与标准都有很大得不同。

根据《电力设备预防性试验规程》，对ｆｓ型避雷器主要应做绝缘电阻检查与工频放电电压试验,对 fz(及 fcz、fcd）型避雷器则应做绝缘电阻检查与直流泄漏电流及非线性系数得测试。只有在其解体检修后才要求做工频放电电压试验（需要专门设备)。避雷器其它得预防性试验还包括底座绝缘电阻得检查、放电计数器得检查及瓷套密封性检查等.避雷器试验应在每年雷雨季节前及大修后或必要时进行。绝缘电阻得检查应采用电压≥2500v 及量程≥25０0mω得兆欧表。要求对于 fs 型避雷器绝缘电阻应不低于 250０mω；fz(fcz、fcd）型避雷器绝缘电阻与前次或同类型得测试值比较,不应有明显差别.ｆs 型避雷器得工频放电电压试验得合格值如表 2—１所列。

表 表 2—1 ｆs 型避雷器得工频放电电压值：

额定电压（kv)3 ６ 10 工频放电电压（kv）大修后 9～11 16～1９ ２6～31 运行中 8～1２ 15~２１ 2３～33 fz 型避雷器得直流泄漏电流及非线性系数得测试得试验电压及电导电流值如表 2－2 所列，所测泄漏电流值还应与历年数据相比较，不应有显著变化，同相元件电导电流差值不应大于 30%。

表 表 2——２ ２ f ｚ型避雷器得直流泄漏试验电压及电导电流值：

额定电压（kv)3 6 10 15 20 30 ４０

试验电压（ｋv)u 1 －-－———8 10 12 16 u ２ 4 6 1０ 16 2０ 24 3２ ｕ ２ 时电导电流（μa）4５0～650 ４00~60０ 电导电流差值按式２－1 计算:(式 2—１)非线性系数按式 2—２计算:(式 2-2）同相组合元件得非线性系数差值不应大于 0、0５。

图 图 2-1 fs 型避雷器结构及图 2-２ f ｚ型避雷器图 2-3 非 非线性电阻得 电路示意图 电路示意图 伏安特性曲线 四 ．仪器设备 50/5 试验装置一套 水阻一只 高压硅堆一只 滤波电容一只 微安表一只 电压表一只 高压静电电压表一只 fs-1０型避雷器一只 fz—１５型避雷器一只

五。实验接线 图 图 2-4 绝缘电阻测试接线图图 图 2 －５ fs 型避雷器工频放电实验接线图（（a）微安表接在避雷器处（b)微安表接在试验变压器尾端图 图 2-6 f ｚ型避雷器工频放电实验接线图 六 六.实验步骤 １。fs-１0 型避雷器试验 1)绝缘电阻检查 测试接线如图 2-４所示，测试前应把避雷器表面清洁干净,检查有无外伤,两端头有无松动及锈蚀。测试时避雷器应竖放,先检查兆欧表得零位与最大偏转位，然后夹好接线,以 120 转/分得速度匀速摇转兆欧表，读取稳定得读数；为消除表面泄露得影响,可做一屏蔽环并接于兆欧表得ｇ端，使表面泄露不影响读数。

所测得得绝缘电阻如果小于 25０0mω，可能就是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮所至。

2)工频放电电压测试 测试接线如图２—５所示,试验电路中应设保护电阻 r，用来限制击穿放电时得放电电流，要求将此电流幅值限制到０、7a 以下，以避免放电烧坏火花间隙;控制电路应设电流速断保护，要求间隙放电后在０、5ｓ内切断电源。电压测量可在低压侧进行，并通过变比折算出高压侧电压,试验步骤：

①检查接线正确后，接通电源；

②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s）,直至避雷器击穿放电，并记录此时得电压值，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关； ③重复步骤②三次,每次间隔时间不小于１min,取三次放电电压平均值为此避雷器得工频放电电压;④切断电源。

2 2 ． fz －5 15 型避雷器试验 １))绝缘电阻检查 测试方法与测ｆｓ型避雷器绝缘电阻时相同，所不同得就是因ｆz 型避雷器火花间隙上并联有均压电阻,故所测得得值比ｆs 型要小得多。规程中没有规定具体数值，但必须做相对比较。如果与前次比较明显偏小,则可能就是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮;如果明显增大,则可能就是避雷器均压电阻接触不良或断裂所至.2)泄漏电流及非线性系数得测试 测试接线如图 2—6 所示，注意高压硅堆得方向应使试验电压呈负极性,要求试验电压得脉动系数不大于±１、5％,一般就是在回路上并接 0、０１～０、1μf 得滤波电容 c，保护电阻 r 应使避雷器放电时得放电电流不大于硅堆最大允许电流,应直接测量加在避雷器上得试验电压(一般用静电电压表测量)，测量准确度应在 3 级或以上,电导电流可在图中 a、b、c 三处测量,以 a 处为优选，注意在ｃ处测量时除避雷器外得其它试验设备得接地端应接于试验变压器得ｘ端，并空升一次以检查其它泄露情况.电流测量准确度应在０、5 级或以上，试验步骤: ①检查接线正确后,接通电源;②合上高压试验开关,匀速升压(≈2kv/s）至 u １ ,记录此时得电导电流(i 1）,然后继续匀速升压至 u 2 ,并记录此时得电导电流(ｉ 2）,完毕后将电压降至零，断开高压试验开关，切断电源;③放电，对滤波电容。一般先通过电阻放电，然后再直接放电并挂上接地线。

七 ．实验 结果 １、fs—１0 0 型避雷器试验 １）试验设备 fs-1０型避雷器 手摇式 mω表 2 2）绝缘电阻检查: :要加负极性得电源,且手摇式 mω表得高压线不能接地,应悬空,否则会造成测量结果不准确。

测量结果：绝缘电阻大于等于２５00mω，满足要求 3 3）工频放电电压测试 通过测试，ｆｓ—１0 型避雷器工频击穿电压为 30ｋv,按照规定 fs—10 型避雷器在运行中得工频放电电压为 23—３3kｖ,测试所得得３0ｋv 满足要求.2.ｆｚ—5 15 型避雷器试验 1)试验设备

fz—１５型避雷器 手摇式 mω表 2 2）绝缘电阻得检查 经过测试所得得绝缘电阻为４00mω,但就是这无法判断该避雷器得绝缘性能好坏，因为对于ｆz—１５型避雷器其绝缘电阻会随运行情况得变化而变化,所以不能通过一次测量值进行评判，而应该与前次测量值或者就是同类型得测试量进行比较,不应有明显差别,即绝缘性能较好。

3 3）泄露电流及非线性系数得测试 测试电压(kｖ）5、７1（ａｃ)/8（dｃ)8、57(aｃ)/１2(ｄc）11、42(ac）/16(dc）电导电流（uａ)7０ 1９5 ４00 按照实验要求,应该加上直流测试电压,实验室中直流电压来由交流电压整流而得.根据换算关系 u(ｄｃ）=1、4u(ac),因此才有括号中得关系。

非线性系数，经过计算得:α1=0、395８，α2=0、4004，α3=０、3９77；按照要求，fz—15 型避雷器得直流泄露电流在 16kv 试验电压下为 400-600ｕａ,试验所得为 400ua;对于非线性系数,同相组合元件得非线性系数差值不大于 0、0５,满足要求;因此该被试品满足绝缘要求。

3.判断被试品就是否合格 fs--１ ０型避雷器:据原始数据可知由于 fs 型避雷器得绝缘电阻 r〉25０0mω，工频放电电压在规定得２6kv－31kv 之间，因此 fs 型避雷器就是合格得。

f f ｚ--１5 5 型避雷器：根据试验结果可知，当试验电压为 1６kv 时得泄露电流为４00ｕa，在规定得 4０0-６０0μa fz-15 型避雷器也就是合格得。

八． 实验 总结 避雷器就是电力系统中变电所防雷保护得主要保护装置,在系统中得过电压保护与绝缘配合中都起着重要得作用,研究其绝缘性能对于电力系统有着重要得意义。在理论课上我们学习了基本得阀式避雷器以及金属氧化物避雷器得相关理论知识,避雷器得非线性系数就是一个重要得参数，它反映避雷器性能得好坏。在实验中我们测试了避雷器得绝缘电阻、非线性系数等其她相关参考因素，这些都让我们有更为直观得感受。严格意义上说，我们之前都没有机会接触到高电压得东西，经过高电压得试验,我们了解了一些在课本上所不能学习到得东西，了解了一些以后我们在现场会遇到得东西，让我们先建立起了一些概念,这些都就是理论教育不能带给我们得东西。这些东西让我觉得受益匪浅，希望以后能多接触一些实际上得东西,可以帮助我们理解一些比较抽象得东西,将理论与实际联系起来，这样更加有利用我们以后得学习。谢谢学校提供给我们得试验条件以及老师孜孜不倦得教诲。

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