广西大学电气工程学院高电压试验报告

实验一空气间隙放电
实验目的
高压试验的全过程，体会升压、闪络、跳闸、降压的全过程。

高压试验变压器的接线与操作。

直流高压发生器与试品的接线与操作。

了解交直流在不同间隙与电极结构情况下，均匀电场和极不均匀电场的击穿电压。

实验原理
（1）稍不均匀电场的放电
均匀电场中，由于各点电场强度都是一样的，当施加稳态电压（直流、工频交流），电场强度达到空气的击穿强度时，间隙就击穿了。

但日常很难见到均匀电场。

对于稍不均匀的电场，日常见得很多。

如球-球间隙，球-板间隙等，以球-球间隙为例，当间隙距离小于1/4D时，其电场基本为均匀电场，当D/4 ≤S≤ D/2 时，其电场为稍不均匀电场。

均匀电场的放电电压也可用公式计算，公式为（单位为kV）：
—空气相对密度—间隙距离cm
（2）不均匀电场的放电
不均匀电场的差别就在于空气间隙内，各点的电场强度不均匀，在电力线比较集中的电极附近，电场强度最大，而电力线疏的地方，电场强度很小。

如棒-板间隙，在尖电极附近电场强度最大，加上高压后，电极附近先产生电晕放电，而板上的电力线很疏，不会产生电晕。

当电压足够高时，棒极也将产生刷状、火花放电，最后导致电弧放电（击穿）。

（3）极性效应
在直流电压作用下，极性对放电电压有很大影响。

这是因为正流注发展所需的平均电场与负流注发展所需的平均电场不同，因此在正负直流电压作用下有明显的极性效应。

实验设备：调压器、试验变压器、放电球隙
电路图
直流放电试验实验步骤
1．修改接线，接上直流倍压装置---旋出试验变压器导杆；2．数字高压表置DC、High;
3．其余步骤与交流电压下的相同。

4．特别注意放电杆对试验变压器均压球放电
数据表格
（1）直流放电电压实验数据
（2）数据处理
（3）实验结论
（1）放电电压U)3(>U)1(>U)2(,且随着间距的增大，击穿电压大小差距越明显；
（2）U)1(>U)2(，因此高电压直流输电在选择单条线路输电时，应优先选择负电压输电，可提高输电容量。

实验二 介质损耗角正切值（tg δ）的测量及容升效应
一实验目的
1、掌握测量电气设备绝缘的tg δ和Cx 的原理和方法；
2、了解自动精密电桥的结构和原理，学习使用自动精密电桥测量绝缘介质损耗的方法；
二、实验内容
1、使用正接法测量油浸单相式电压互感器的高压绕组对低压绕组、铁芯和外壳的介质损耗角正切值tg δ和电容量Cx ；
2、使用正接法测量绝缘子的介质损耗角正切值tg δ和电容量Cx 。

三、实验说明
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。

通过测量介损，可以反应出绝缘的一系列缺陷，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、绝缘老化等等，通过对同一电气设备tg δ的历史数据分析，还可以掌握设备绝缘性能的发展趋势。

测量介损的同时，也能测量试品的电容量。

试品的电容量的改变，也能够反映出试品的绝缘状况，因此电容量也是一个重要参数。

介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化效应，在其内部引起的能量损耗，也叫介质损失，简称介损。

介质损耗角δ是在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)， 简称介损角。

介质损耗角正切值tgδ也称为介质损耗因数，定义如下：
Q
P
)被测试品的无功功率被测试品的有功功率介质损耗因数（=
δtg
图2-3-1分别是试品电路图（a ），相量图(b)和等值电路图(c)：
图2-3-1绝缘的等值电路和相量图
由相量图中可知，总电流可以分解为电容电流I c和电阻电流I R，因此损耗角δ=(90°-Φ)，所以tgδ=I R/I C
测量tgδ的方法主要有平衡电桥法（QS1、QS3西林电桥）、不平衡电桥法、瓦特表法和相敏电路法。

本实验中采用平衡电桥法，并使用新型的AI6000分体式自动精密电桥取代传统的QS1型高压西林电桥，其工作原理与高压西林电桥相似。

接线最常用的是正接法和反接法。

当试品两端对地绝缘时既可以采用正接法也可以采用反接法，当被试品一端固定接地时只能采用反接法。

因此在测量时，必须根据试品具体情况选取合适的接线方式，在实验室中常常采用正接法接线，在现场测试中常常采用反接法接线，本书中着重介绍正接法接线方式。

正接法测量绝缘介质tgδ的原理图：反接法测量绝缘介质tgδ的原理图：
图2-3-2 正接法原理图图2-3-3 反接法原理图图中：
U：高压输出C x、R x：试品的电容和电阻(串联等值电路)
R3：可调电阻G：检流计
R4：固定电阻C O：标准电容（50±1PF）
C4：可调电容R：保护电阻
P：屏蔽
（1）10kV绝缘子的介质损耗测量
绝缘子是电力系统广泛应用的一种电力设备，它的作用是固定输电电路，并起到绝缘作用。

绝缘子tgδ和电容量的测量是判断绝缘子绝缘状况的重要手段之一。

由于绝缘子体积较小，电容量较小（几百pF），因此测量其tgδ可以较为灵敏地反映绝缘子劣化受潮及某
些局部缺陷。

测量绝缘子的电容量也可以发现绝缘子电容芯层局部击穿、严重漏油、测量小绝缘子断线及接触不良等缺陷。

四、实验装置和接线图
1．实验装置：
分体式自动精密电桥1台标准电容器2只（C1=0.025uF，C2未知）
10kV电压互感器1只10kV绝缘子1只
50kV工频变压器及控制箱各1台
50kV静电电压表1台
2．原理图：正接法原理图请参看图2-3-2，反接法原理图请参看图2-3-3
3．正接法测量绝缘tgδ的接线图：反接法测量绝缘tgδ的接线图：
图2-3-4 正接法测量介质损耗因数接线图图2-3-5 反接法测量介质损耗因数接线图五、实验步骤
1．按照图2-3-4中正接线方式接线。

注意测量电压互感器介质损耗接线时需将高压绕组两端短接后接高压输出、低压绕组两端短接后接通道2。

2．打开接收器与测量单元的电源开关，接收器对准测量单元光通讯器窗口，按下“显示”键，此时接收器和测量单元进入工作状态。

3．使用接收器调节测量单元的相应参数。

4．接通试验电源，缓慢升压至10kV。

5．30秒后按下接收器“保持”键读取并记录相应数据。

6．降压至零，对试品进行放电，冷却5分钟后，重复步骤2-5。

7．重复试验获得3组以上的试验数据，并记录之。

六、实验报告要求
1、介损试验
2、容升实验
七、实验注意事项
1、正接法测量时一定要使电桥测量部分可靠接地。

2、采用反接法时，电桥测量部分处于高电位，故应保证其对地绝缘完好无损。

八、实验总结
1、容升实验
经实验数据对比，在接电容后，被测设备电压明显抬高。

结果分析：图2容升等值电路的向量图从向量图可以看
到，在一定范围以内，存在。

而且，试电
容越大，回路电流越大，
越大，容升越明显。

2、介损试验
（1）主变测量实质是测量套管的介质损耗，只能用反接法，绕组接地，从套管抽头加压测量；
（2）互感器介损测量只有CVT 电容式电压互感器采用自激法；其他采用正接和反接法；
（3）互感器现场一般用反接法，因为已经上架；试验室内一般采用正接法，可以加高压（额定电压）；
（4）反接法的实验结果比较精确。