下载文档原格式
高电压实验指导书高压实验室编写目录高压实验室实验规程实验一气体放电与极性效应实验实验二沿固体介质表面的放电实验三电容器绝缘电阻和吸收比测量实验四介质损耗正切tgδ的测量实验五电力电缆绝缘电阻和吸收比的测量实验六交流耐压试验实验七接地电阻和土壤电阻率的测量实验八液体电介质的绝缘强度试验实验九局部放电试验实验十泄漏电流与直流耐压试验高压实验室实验规程为了保障人身及设备的安全,凡进入高压实验室进行试验或工作以前,必须仔细学习本规程并在实验或工作中严格遵守,以确保设备及人身安全。
1、在做实验前，同学必须先预习并掌握实验指导书中的内容，实验前由指导教师提问，无准备者不得做实验。
2、实验前每组必先选一位同学为组长，负责指挥全组同学的实验，如负责研究确定实验方案、人员的分工和实验进行过程中的安全等事宜。
3、未经许可，不得动用实验室的设备、仪表、未熟悉本规则及各项设备操作程序者不得进行实验。
4、实验前，应先熟悉设备及线路，检查设备及仪表有无损坏，实验前或实验中如发现损坏，立即报告指导教师。
5、严格执行监护制度，任何人在无监护人时不得进行高压试验工作，监护人发现有不熟悉或违反操作顺序时，有权停止其试验工作。
6、在合电源以前，应先仔细检查线路是否正确，接地是否可靠，各不同电位部分之间的安全距离是否足够，然后再请指导教师检查。
在未经指导老师许可以前，不能私自接通电源。
7、接线经指导教师检查无误后，撤除高压部件（变压器、电容器、电缆等）上的接地线，人员撤出安全围栏关门后，方可接通电源，在合电源时，必须招呼全组同学“注意！合电源！”在合电源后加高压前再招呼“高压有电！”务必使全组同学都能听到，方可以合高压电源，然后按操作顺序进行操作。
8、在实验中操作电源者，应该随时注意电表读数，不得离开岗位，亦不得与旁人闲谈。
如发现异常现象，应立即拉开电源，有问题需要讨论时，也应首先切断电源开关。
9、在实验中不得接近高压电源和带电设备，保持必要的安全距离、以免发生危险。
高电压技术知识点总结（升级版）【补充】绪论《高电压技术》主要研究高电压（强电场）下的各种电器设备的物理问题。
高压（HV）High Voltage（10Kv、35kV、110kV、220kV）超高压（EHV）Extra high voltage（330kV、500kV、750kV）（直流超高压：±500kV）特高压（UHV）Ultra high voltage（1000kV及以上）（直流特高压：±800kV）高电压在其他领域中的应用举例：高压静电除尘、电火花加工、体外碎石技术、除菌及清鲜空气、污水处理、烟气处理、等离子体隐身、电磁炮和微波弹等。
一、名词解释1、极性效应:在不均匀电场中，气隙的击穿电压和气隙击穿的发展过程都随电压极性的不同而有所不同的现象。
2、耐雷水平:雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值，以kA为单位。
3.雷击跳闸率:每10km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸率”，这是衡量线路防雷性能的综合指标。
4、爬电比距:外绝缘“相-地”之间的爬电距离(cm)与系统最高工作(线)电压(kV，有效值)之比5、等值盐密:表征绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方匣米表面所沉积的等效NaCl毫克数。
6、直击雷过电压、感应雷过电压:输电线路上出现的大气过电压有两种:一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压:另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压。
7、沿面放电:沿着气体与固体(或液体)介质的分界面上发展的放电现象。
8、闪络:沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。
9、①自持放电: 当场强大于某一临界值时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展不再依赖外界电离因素，这种放电称为自持放电②非自持放电:当场强小于某一临界值时，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，这种放电为非自持放电10、平均自由行程:单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ.【补充】平均自由行程正比于温度，反比于气压。
高电压试验技术实验高电压试验技术的实验是在具体的试验设备上研究高电压及冲击大电流的产生和测量。
通过有关实验，了解各种试验装置的类型、具体结构及操作方法；掌握各种测量装置和仪器、仪表的使用方法。
一般来说，工频高电压、直流高电压、冲击高电压和冲击大电流的产生和测量，都可以在实验室现有的试验设备上进行。
开展教学实验时，如果受客观条件的限制，可采用模拟实验装置。
高电压试验技术中涉及的设备是实现绝缘强度试验的主要设备。
本章以工频高压的产生和测量、冲击电压的产生和测量和避雷器阀片实验为例介绍了电气设备的高电压和大电流的试验方法。
掌握这些试验方法，对巩固理论知识和指导今后的工作都具有实际意义。
实验一工频高压的产生和测量一、实验目的：1、掌握高压试验变压器的试验接线与操作方法。
2、掌握高压试验变压器校正曲线的制定方法。
3、掌握工频高压的几种测量方法：用测量球隙进行测量、用高压静电电压表进行测量和用工频分压器(电容式分压器)配合低压仪表进行测量。
二、实验装置及线路图：工频实验装置如图1所示。
2R 1R 2G图1工频高压试验线路图T 1—调压器，220V/450V/56KVA ；T 2—高压试验变压器，50KV/280V/50KVA ；V l —交流电压表，75/150/300V ，0.5级；V 2—静电电压表，20KV/5OKV ，1.5级；V 3—交流电压表或示波器；R 1—变压器保护电阻，10~20K ；R 2—球隙保护电阻；Cx —试品三、实验说明工频高电压试验装置通常由调压器、试验变压器、保护电阻、分压器和静电电压表以及球隙等组成。
试验变压器的工作原理与电力变压器相同，但由于工作条件和工作任务的不同，试验变压器具有工作电压高、变比大、漏抗大、绝缘裕度小、容量小、工作时间短等特点。
其主要类型有单套管金属外壳型试验变压器、双套管金属外壳型试验变压器、绝缘外壳型试验变压器和串级试验变压器。
进行工频高电压试验时，要求试验电压从零开始，均匀升压，因此必须使用调压设备。
高电压技术知识点总结升级版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高电压技术知识点总结（升级版）【补充】绪论《高电压技术》主要研究高电压（强电场）下的各种电器设备的物理问题。
高压（HV）High Voltage（10Kv、35kV、110kV、220kV）超高压（EHV）Extra high voltage（330kV、500kV、750kV）（直流超高压：±500kV）特高压（UHV）Ultra high voltage（1000kV及以上）（直流特高压：±800kV）高电压在其他领域中的应用举例：高压静电除尘、电火花加工、体外碎石技术、除菌及清鲜空气、污水处理、烟气处理、等离子体隐身、电磁炮和微波弹等。
一、名词解释1、极性效应:在不均匀电场中，气隙的击穿电压和气隙击穿的发展过程都随电压极性的不同而有所不同的现象。
2、耐雷水平:雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值，以kA为单位。
3.雷击跳闸率:每10km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸率”，这是衡量线路防雷性能的综合指标。
4、爬电比距:外绝缘“相-地”之间的爬电距离(cm)与系统最高工作(线)电压(kV，有效值)之比5、等值盐密:表征绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方匣米表面所沉积的等效NaCl毫克数。
6、直击雷过电压、感应雷过电压:输电线路上出现的大气过电压有两种:一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压:另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压。
7、沿面放电:沿着气体与固体(或液体)介质的分界面上发展的放电现象。
8、闪络:沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。
9、①自持放电: 当场强大于某一临界值时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展不再依赖外界电离因素，这种放电称为自持放电②非自持放电:当场强小于某一临界值时，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，这种放电为非自持放电10、平均自由行程:单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ.【补充】平均自由行程正比于温度，反比于气压。
高电压系列教程——Rudolf目录前言 (1)高压电源 (2)等离子扬声器 (8)马克思发生器 (11)特斯拉线圈 (15)前言在很多人看来，“高压电”这个词语往往意味着危险，日常生活的经验告诉我们，超过36V的电压对人体是危险的，生活中的220V市电足以致命，而动辄上万伏特甚至上百万伏特的电压，其危险性更是不可想象。
虽然工业生产甚至日常生活中我们都离不开高压电，但是出于对危险的恐惧，大部分人失去进一步了解它们的兴趣与勇气，比如绝大部分人就不知道动车和高铁使用的电压就是25千伏的高压电。
或许高压电并没有那么恐怖以至于让人望而却步，在专业人员眼中，它是一种可供人们使用的能源，用以驱动机械，就和平常使用的其他工具没什么区别；在爱好者眼中，它是充满魅力而引人入胜的，能够制造令人目眩的美丽画面。
作为一名初级爱好者，我接触高压电时间并不长，但是却被它深深吸引。
起初是自己在网上东拼西凑的找材料，后来接触到一群专注于此的爱好者，从中学习了很多知识，也做出了一些作品。
同时我发现，在这个圈子里有很多的初学者不得门径，对一切基础知识缺乏了解，混淆概念，脑海中对于高压电没有一个详细的了解，以至于亲自动手制作的时候，往往容易出各种问题，甚至会发生导致人身伤害的危险。
因此对于初学者来说，一部尽可能详尽的教程尤为重要，早期流传于网络的比较系统而可行性高的教程很少，去年【科创论坛】成员山猫、飞鹊等人编制了一份《火花隙特斯拉线圈制作教程》，对于传统的火花隙特斯拉线圈做了比较详尽的描述，另外还有《固态特斯拉线圈制作教程》等等其他一些教程，让广大初学者找到了福音。
但是在很多初学者看来，这些教程有的地方还是不够详细，而且像等离子扬声器、马克思发生器等等这些可玩性同样很高的装置却没有介绍，于是我萌生了写一份尽可能详细教程的想法。
写出一份好的教程并不简单，除去专业知识不说，仅仅是把一些普通的东西尽可能简明的讲清楚以至于任何初学者看了之后都能明白，就不是容易的事。
我深知其中困难重重，只能尽自己的最大努力，使这份教程尽可能的详尽，让初学者少走弯路。
因为自身水平有限，所以一些很深入的东西不会多说，有兴趣的读者可以深入研究一下。
另外也为了不使得这份教程过于冗长，所以一些最基本的知识也不会多说，请读者谷歌或者百度查找相关资料。
例如有的读者基本上没有电子基础，甚至一些元件管脚都不会辨别，对此我建议这样的读者碰到不认识的元件，可以直接在淘宝上搜索这个型号，就会找到这个元件的图片，这一点比百度、google的图片搜索都要好。
如果想要了解这个元件的详细信息，可以在google（别用百度，排在搜索结果前面的基本上都是无用信息）中输入这个元件的型号，必要时可以多加关键词，比如搜索“NE555”这个元件，可以输入“NE555 pdf”或者“NE555 datasheet”即可以找到写有其其详细信息的pdf文档。
这个文档是厂家公布的资料，无论对于初学者还是专业人士都相当重要。
在这份教程中，我将从最简单的高压电源讲起，然后是等离子扬声器。
马克思发生器、和特斯拉线圈，基本上做到由难而易循序渐进，每种讲一到两个简单的例子，让更多的初学者逐渐深入了解高压电的魅力，进而成为资深玩家。
高压电源玩高压电当然少不了高压电源，常见的高压电源有很多种，比如打火机和煤气灶用的打火器、电蚊拍里的高压装置、霓虹灯变压器、电警棍、老式电视机里的显像管用的高压电路等等。
我们要讨论的高压电源是能够产生稳定连续的高压电的设备，其输出电压为几千伏到几十千伏，输入电压可以从3.7V的锂电池到220V的市电。
高压电源的用处很多，可以驱动马克思发生器，火花隙特斯拉线圈，而等离子扬声器本身就是一个高压电源。
广大爱好者使用较多的高压电源主要有以下几种：【1】单管自激驱动高压包。
这种电路比较简单使用大功率的三极管如3DD15D、2N3055等配合两只电阻，就可以驱动高压包产生上万伏特的电压，因为元件少制作简单，很容易上手。
同样的，因为很简单，可调性也不高，而且三极管效率不高发热很大，很容易烧毁。
这种电路一般使用十几伏的低压直流电，功率往往不大。
图1 2N3055单管自激图2 3DD15D单管自激【2】 NE555、TL494、SG3525等芯片驱动高压包。
因为使用了集成电路，这类电路可以调节频率和占空比，而且可以驱动单管、半桥、全桥电路再驱动高压包，驱动部分一般使用12V直流电，功率部分视元件耐压而定，通常使用耐压较高的大功率场效应管（MOSFET）如IRFP460或者IGBT 如G4PC50UD等，使用较高的电压，甚至可以直接使用220V的市电整流滤波后供电，因而可以达到较高的功率，一般可以达到数百瓦甚至数十千瓦以上。
图3 NE555驱动单MOS管图4 TL494驱动全桥（图中元件型号仅供参考）半桥或者全桥母线要加吸收电容（图6中的5uF MKP电容），从电路图上看，吸收电容和主滤波电容是并联的，但是这种电容dv/dt很高，能够迅速电路中的电压尖峰，保护功率管不被击穿，为了达到较好的效果，吸收电容要尽量靠近功率管。
图5中白色的三种为工业上用的IGBT吸收电容，效果比较好但是价格较贵，一般十几块到几十块钱一个；黑色的为家用电磁炉上用的吸收电容，性能一般但是价格便宜，一般两三块钱一个。
此外，功率管还要加保护元件以免被电压尖峰击穿，一般在2、3脚之间并联双向TVS管（图6中的D5-D8，此图有误，右侧两个1.5ke440ca应为D7、D8），TVS管耐压要略低于被保护的MOS管或者IGBT，例如IRFP460耐压400V，可以用300V的TVS管p6ke300ca或者1.5ke300ca；耐压600V的G4PC50UD可以用1.5ke440ca。
功率管的G极和GDT出入端需要加一个5欧左右的电阻（图6中的R1-R4）用以消除振铃，获得良好的波形。
如果功率管用的是IGBT，还要在电阻上反向并联一个1n5819二极管（图6中的D1-D4）用以加速管子关断。
图5 吸收电容图6 IGBT全桥为了驱动多个MOS管或者IGBT，需要用到栅极驱动变压器（以下简称为GDT）。
一般选用直径33mm以上的铁氧体磁环，用排线或者网线在上面绕12-16圈，导线数量视功率管个数而定，每只管子一根线，另外一根接驱动电路输出。
假如用半桥，绕制磁环的三根线分别标记为A、B、C，每根线的一端标记为1另一端标记为2，假如A线A1、A2两端接驱动板（不分正负），那么B、C线的两端分别接两个功率管的G、S极（即1、3脚）。
为了保证功率管间歇性的导通与关闭，需要注意GDT输出的两根线接功率管的方向要相反。
例如B1接第一个管子的G极，B2接第一个管子的S极，那么C1就要接第二个管子的S极，C2接第二个管子的G极。
假如用全桥，为了保证对角线上的两个管子（例如左上、右下）同时导通，而另外两个管子（右上、左下）关闭，就需要使GDT接对角线的两个管子的相位相同，另外两个相位相反。
可以将5根线标记为A、B、C、D、E，A的两端接驱动板（不分正负），B、C的1端分别接对角线上的两个管子（例如左上、右下）G极，2端接它们的S极则，D、E两根线的1端接另外两个管子（右上左下）的S极，2端接它们的G极。
GDT绕法如图7所示。
图7 GDT绕法功率部分输出接到高压包初级绕组上，初级一般用电线在高压包此心上面绕10圈左右。
高压包输出的正极就是带着皮碗的那根最粗的线，负极是底下那一排针脚中的一个，需要测试才能确定。
具体方法为：用调节好的驱动电路驱动高压包，用正极线靠近这些针脚，哪一个拉弧就是负极。
有时候不止一个脚可以拉弧，这时拉弧最长的那个脚就是负极，在上面焊接一根电线作为输出线。
为了进一步吸收漏感尖峰、减小功率管的发热，需要加RC吸收电容电阻，两者串联后并联在高压包初级线圈上，电容一般用耐压高的瓷片电容，容量在1000-2000pF即可，电阻用10W10欧的水泥电阻。
【3】双管自激推挽电路。
这种电路因为可以做到零电压开关（Zero Voltage Switch）而被爱好者简称为“ZVS”电路。
供电电压不超过其使用的场效用管耐压的1/4，通常使用的IRFP250、IRFP260耐压200V，使用36V及以下的电源。
如果使用像IXFH44N50P 这样的耐压500V的管子，电源电压就可以高一些，我试过55V供电，效果不错。
这种电路功率可以达到几百瓦至千瓦级别，因为电路简单可靠，较为常用。
需要注意的是，在高压包磁芯上绕线3+3至6+6圈均可，但是一定要对称，两个分线圈方向要一致。
这种电路在淘宝上可以购买到成品,动手能力强的也可以购买套件自己焊接组装.有兴趣的可以点击下方链接看下:/【4】霓虹灯变压器。
霓虹灯变压器有两种，一种是老式的，使用工频变压器升压到一万伏以上。
这种变压器现在用的已经不多，但是作为爱好者的高压电源还是不错的，经过高压二极管整流可以得到高压直流，用以驱动火花隙特斯拉线圈。
其优点是简单可靠，缺点是比较笨重，价格也较高，而且功率一般不超过500W。
另一种是电子变压器，这种变压器输出的是高频高压交流，除了做雅各布天梯外作用不大。
【5】微波炉变压器。
这种变压器输出2100V的交流，因为其价格便宜功率大，很多人用它做大中型火花隙特斯拉线圈的电源，但是因为其输出的是工频高压电，危险性很高，不建议初学者使用。
有了高压电源就可以做一些简单的装置，比如“雅各布天梯”，这个名字出自《圣经》中的一个故事，详情大家可以自行到网络上查阅。
等离子扬声器用前一章中的NE555或者TL494电路稍加改动都可以做等离子扬声器。
其原理很简单，就是通过音频的调制，使芯片产生频率或者占空比随音乐变化的方波信号，驱动后级的开关管（一般用场效应管）的通断，高压包的初级因此相应地流过有规律变化的电流，在高压包次级线圈中随之感应出高压电弧。
电弧加热的空气随音频信号震动而发出声音。
需要注意的是，等离子扬声器的音量、音质还有功率管的发热与电路工作频率、占空比都有关系。
以本人做过的TL494的电路为例，电路工作在50kHz、25%占空比左右音质最佳，当然，如果电路中其他参数有变——如高压包不同——工作点也会有所改变，需要慢慢调试找到最佳工作点。
音源可以用手机、mp3或者电脑，音频直接输出到驱动板，不过为了保护设备不被意外情况损坏，最好在音源和驱动电路之间加一个小功放板，淘宝上可以买到几块钱一块的成品板子。
图8 洞洞板的TL494单管驱动器（含等离子扬声器功能）图9 PCB板多功能驱动器（含等离子扬声器驱动功能）这款电路比较简单,由TL494产生一个经过音频调制的方波信号,经过TC4424和IRF9540/540两级放大后,驱动一个场效应管半桥.当然喜欢大功率的同学可以直接用驱动板驱动IGBT全桥,享受千瓦级别的粗壮电弧.这款电路的套件大家同样可以在淘宝上购买到:/马克思发生器如下图所示，左侧为高压直流输入，通过电阻给电容充电，当电容两端的电压足够高时，就会击穿火花隙，并且将电压叠加到其他电容上，这样就会产生连锁反应，所有火花隙都被击穿放电，相当于所有的电容串联起来放电，因此电压相当高。
