第2章 交流高压测量-1

球体材质与表面：黄铜或紫铜，保持光滑，预放电处理，
避免灰尘等影响。 球隙的保护：一般取0.1M ~ 1M，电压加在球隙上。
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测量方法
放电才能测量，且导致跳闸
。一般仅用于校订，即将球 隙的放电电压折算到试验变 压器的低压侧电压。
利用试验变压器低压侧的读
数换算。取10次的平均值， 并保证标准偏差小于平均值 的1%。再进行大气环境的修 正。
100 / 3（相电压）。
（4）二次侧不允许短路（烧毁）。一 19 次、二次侧装设保险。
PT为什么不能短路
PT正常运行时，其一次侧直接并联在被测高压两端，二次 侧接电压表、电压传感器等高阻抗负载，相当于变压器空 载运行。 若PT二次侧短路时，其二次侧电流等于二次侧电压/二次 侧线圈电阻（该电阻很小），这样将在二次侧产生一个很
• 二次绕组的负载均为测量仪表、继电器的电流线圈
等，由于负载阻抗很小，故接近于短路状态下运行 。额定电流为5A或1A。 • 一次绕组串联在电路中，且匝数很少，故一次绕组 中的电流基本取决于被测电路的负荷电流，二次侧 电流对一次侧电流的影响很小，可忽略不计。 • 不允许二次回路开路。
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二次回路不允许开路运行！
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2.3 交流高压的测量
在高压实验室中，试验电压很高，电网用PT不再适用
。且PT体积、重量也大，所以一般不用。
实验室常用方法：
直接测量法


球隙法 静电电压表
转换测量法
分压器（电容式） 转换法测量峰值（电容器充电电流、整流后 的电容器充电电压）
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2.3.1 球隙法
理论依据：均匀电场中（S D/2），气体击穿电
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CVT的应用 目前在我国市场上，CVT的市场占有率：
35kV-66kV：少量应用； 110kV：80%以上应用； 220kV：95%以上应用；
330kV及以上：100%应用。
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2.2.4
电子式互感器
传统互感器的缺点：
1、结构复杂、加工难度大、成本高； 2、测量准确度无提升空间； 3、存在安全隐患； 4、无法消除铁磁谐振与磁滞损耗；
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当接入负荷后，负荷电流将在内阻 抗上产生压降，Uc2将下降。
当电感L和电容（C1+C2）发生谐振 时，内阻抗为零。此时输出电压Uc2 将与负荷无关。
CVT结构
1：电容分压器；2：电磁单元；3：高压电容；4：中压电容；5：中 间变压器；6：补偿电抗器；7：阻尼器；8：低压端对地保护间隙；9： 阻尼器连接片；10：一次接线端；11：二次输出端；12：接地端； 13：绝缘油；14：电容分压器套管；15：电磁单元箱体；16：端子 箱；17：外置式金属膨胀器
• 干式：
优点：无油、无泄漏、基本免维护；体积小、重量轻，便于施工；适 用于多种恶劣环境； 缺点：运行时间短；介损测量容易受天气变化影响，缺乏有效的检测 手段。
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2.2.2
电压互感器PT/TV
一次绕组匝数多，绕线细；二次绕组 匝数少，线径粗，并接测量仪表、 继电器的电压线圈。 （1）容量小，几十到几百伏安； （2）一次侧电压不受二次侧负荷的影 响，二次侧负荷一般情况下恒定； 二次侧负荷为测量仪表、继电器的 电压线圈，阻抗大，接近空载。 （3）二次侧额定电压为100V或者
电子式互感器
由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流 传感器组成的装置； 用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电 保护或控制装置。
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进入二十一世纪以来，电子式电流互感器开始逐步在全国范围内开展试点 应用，它不但能够解决传统电磁式电流互感器的磁饱和以及暂态过程中测 量精度不高等问题，还具有体积小、绝缘宜实现、无开路危险、直接传输 数字信号等优点。因此从技术角度上，已具备取代传统电磁式电流互感器 的条件。
• 被测电压高，需专门的转换装置
• 信号传输过程的畸变 • 信号变化快，要求测量系统的动态特性 好 • 要充分考虑寄生参数的影响 • 测量系统内部可能放电，电磁干扰严重
不确定度：不大于3％
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不确定度
• 测量的不确定度：根据所用到的信息，表征赋予被测量量 值分散性的非负参数。--根据标准 JJF 1001-2011 《通用 计量术语及定义》规定 • 测量的不确定度常用标准偏差、方差等数学形式表示。 n次测量中，某个测量值xk的实验标准偏差s(xk)可按贝塞尔公 式计算：
n次测量的算术平均值x的实验标准偏差
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不确定度与误差的区别
两者定义上的区别：
误差：测量值与真值之差。实际上难以获得。 不确定度：测量结果带有的一个参数，表征分散性，可评定。
误差理论与不确定度原理在分类上的区别：
误差理论通常被分为系统误差、随机误差。但实际上测量时，往往难以 分清测得的误差是属于系统误差还是随机误差。 不确定度的评定：分为A类不确定度和B类不确定度。 A类：对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不 确定度分量的评定。强调：由观测列的统计分析评定的不确定度 B类：对不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的 评定。评定基于以下信息：校准证书；有证标准物质的量值；权威机构 发布的量值；经检定的测量仪器的准确度等级。由非统计分析评定的不 确定度； 5
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SF6绝缘PT
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2.2.3
电容式电压互感器（CVT）
由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离。 优点：可防止电压互感器的铁芯饱和引起的铁磁振荡外，在 经济性和安全性上也有优势。
L：补偿电容分压器的内阻 抗； TV：中间互感器； rd：阻尼电阻，防止电磁谐 振引起过电压； Cb：用来补偿TV的磁化电 流和副边负荷的无功分量， 可减小测量误差； J：放电间隙，用来保护原 边和补偿电抗器，防止二次 侧短路的过电压造成的损害。
2.2 系统用电压互感器和电流互感器
• 一次系统和二次系统的联络
元件，监测电力系统的主要 运行参数。 • 是一类特殊变压器，有铁心 、原边绕组、副边绕组组成 。 • 主要为测量和保护服务。
系统中用互感器的优点：
1 使仪表、继电器等与高压大电流隔离，降低仪器等的绝缘 结构设计、降低成本，提高安全性； 2 互感器的二次侧电量标准化。PT是100V，CT是1A、5A。这 样可使测量仪表标准化，规格少，有利于大规模生产。
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干式PT
多为环氧浇筑， 适用于35kV以下等级
少维护； 无油无气； 重量轻； 安装运输方便。 工艺控制； 外绝缘表 面抗污秽 能力差。
环氧浇筑的PT内部结构示意图
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油浸式PT
35kV的一次绕组和二次绕组全部套 在一个铁芯上，称为单级式。而 110kV、220kV的一次绕组分别套在 几个铁芯上，一次绕组分为匝数接近 相等的几个绕组，然后串联起来，称 为串级式PT。 串级式的优点：工艺简单，尺寸小， 质量轻。我国生产比较普遍。 单级的优点：瓷套不会发生爆炸，国 外在110kV以以上多采用单级式。 110kV串级式PT内部结构图
绝对湿度每增大1g/m3，放电电压提高0.2%。当空气相对湿度 超过90%后，球体表面可能凝结水珠，测量失去准确度。
h k 1 0.002 8.5
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电压互感器和电流互感器的应用
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2.2.1
电流互感器CT/TA
根据磁势平衡原理可得
工作原理：
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CT的工作原理
正常工作时二次绕组接近于短路状态，其中的感
应电势很小，故铁心内的总磁通和励磁电流均很
小，可以忽略励磁电流I0。
额定互感比
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CT的测量误差
（1）数值误差，（2）角误差
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CT的运行特点
校订方法：获得到低压侧读
数与试品规定的输出高压 80%~85%；然后用外推法。
耐压试验时作为保护 球隙使用。
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大气条件的影响及校正
（1）温度、气压
(273 t0 ) P (273 t ) P0
（2）湿度——影响较小
U U 0
IEC 60052：2002标准公布的算法：
大的电流，由此引起的电动力、损耗可以在极短的时间内
损坏PT。
电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、
副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备 事故。
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电压互感器的准确级和误差限值
0.2级——实验室测量，0.5－1级——盘式仪表 3级——测量仪表和继电保护
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PT分类与结构
固体绝缘 油纸绝缘 110kV SF6绝缘 110kV
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电流互感器准确级和误差限值
0.2级——用于实验室精密测量仪表；0.5级——电能表 1级——盘用仪表；3－10级——继电保护
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油浸式电流互感器
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110kV CT
220kVCT
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• 110kV及以上电流互感器传统上以采用油纸 绝缘为主，后来随着SF6气体在高压电气设 备上的应用，逐渐发展了SF6绝缘的电流互 感器。 • 20世纪90年代中期，开发了110kV干式高压 电流互感器。它的结构是将高压穿墙套管 弯成U型，将二次绕组套在U型底部。
高电压测试技术
第2章：交流高压测量
戴玲 dailing@ 2015年10月
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目
录
2.1 对高压测量的要求和必要条件 2.2 系统用电压互感器和电流互感器 2.3 交流高压的测量
Hale Waihona Puke 2.3.1 球隙法2.3.2 静电电压表
2.3.3 电容式分压器
2.3.4 转换法测峰值
2
2.1
对高压测量的要求和必要条件
正常工作时，电流互感器几乎工作在短路状态下。原边线圈产 生的磁动势虽然可以达到几百甚至上千安匝，但大部分被副边 建立的磁动势抵消，只剩下很小一部分磁通用于建立励磁电流。 副边的电压很低，磁通量很小。 如果副边断开，电流为零，那么去磁磁 势消失，原边磁动势不变，原边的电流 全部变成励磁电流，将使铁心中的磁通 急剧增加。 （1）铁心严重发热甚至烧坏绝缘。 （2）二次绕组将在磁通过零时感应产生 很高的尖顶波电势，其值可达数千甚至 上万伏。 （3）铁心中产生剩磁使测量误差增大。