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直流耐壓試驗測試設(shè)備的直流高壓獲得。
一、半波整流電路
半波整流電路及其測量接線如圖1-1所示。一般用于測量大容量變壓器、電纜等泄漏電流和進行直流耐壓試驗。
圖1-1 半波整流電路原理接線圖
半波整流電路分為以下幾部分。
1.交流高壓電源
這部分包括試驗變壓器T2、自耦式調(diào)壓器T1和控制保護裝置等。理想情況下，輸出的直流高壓Ud=√2U1=√2KU2，式中K為試驗變壓器T2的變比;U1、U2為其一次二次側(cè)電壓。當(dāng)要求直流高壓準(zhǔn)確度高時，如用于測量避雷器泄漏電流時，必須從高壓側(cè)直接測量直流高壓。如用換算值則可能誤差較大。
2.整流部分
整流部分包括高壓硅堆和穩(wěn)壓電容器(濾波電容器)，作用是整流濾波，獲得較理想的直流波形。一般情況下，高壓硅堆的額定反峰電壓應(yīng)大于所加Z高交流電壓有效值的2√2倍，額定電流也應(yīng)滿足試驗電流的要求。
多只硅堆串聯(lián)時，為了使每只硅堆電壓分配均勻，需并聯(lián)均壓電阻R，其數(shù)值一般為硅堆反向電阻的1/3～1/4倍。
穩(wěn)壓電容器電容C的選擇：當(dāng)試驗電壓為3～10kV時，C>0.06μF;15～20kV時，C>0.015μF;30kV以上時，C>0.01μF。
因大容量設(shè)備，如大型發(fā)電機、變壓器、電纜等試品本身電容量較大，測量其泄漏電流或進行直流耐壓試驗時，可以不加穩(wěn)壓電容。
3.保護電阻R1
保護電阻R1的作用是限制被試品擊穿時短路電流，保護試驗變壓器、硅堆及微安表。一般采用水電阻作為保護電阻。選用原則是：當(dāng)試品擊穿時，既能將短路電流限制在硅堆的大允許電流之內(nèi)，又能使控制保護裝置的過流保護可靠動作。正常工作時水電阻上壓降不宜過大(應(yīng)在試驗電壓的1%以下)，一般按10Ω/V取值。試驗中常用有機玻璃管、透明硬塑料管沖水制成，其表面爬電距離常按3～4kV/cm考慮。
4.微安表
微安表用于測量泄漏電流。表的量程可以根據(jù)試品的種類適當(dāng)選擇。在測量中微安表有三種接線方式：
(1)微安表接在試品高壓端，如圖1-1中PA1位置。
這種接線的有點是測出的泄漏電流準(zhǔn)確，排除了部分雜散電流的影響，接線簡單。缺點是微安表處于高電位，必須有良好的絕緣屏蔽;微安表位置距離實驗員較遠，讀數(shù)不便，更換量程不易。另外，有一些微安表頭在高電壓磁場下易極化，造成較大的測量誤差。在被試品接地端無法斷開時常采用這種接線。
(2)微安表接在高壓試驗變壓器T2的一次(高壓)繞組尾部，如圖1-1中PA2位置。
這種接線的微安表處于低電位，具有讀數(shù)安全、切換量程方便等優(yōu)點。一般成套直流高壓裝置中的微安表采用這種接線。這種接線的缺點是高壓導(dǎo)線等對地部分的雜散電流均通過微安表，測量結(jié)果誤差較大，如圖1-2所示。
圖1-2 通過微安表PA2的雜散電流路徑示意圖
I1—電暈電流;I2—漏電流;I—通過PA2的雜散電流
(3)微安表接在試品低壓端，如圖1-1中PA3位置。
當(dāng)被試品的接地端能與地斷開并有絕緣時(如避雷器)，可采用這種接線方法。這種接線的微安表處于低電位，高壓引線等部分雜散電流不經(jīng)過微安表，讀數(shù)、切換量程方便，屏蔽容易。推薦盡可能采用這種接線。
圖1-3 微安表保護回路示意圖
一般Z用的微安表保護回路，如圖1-3所示。圖中C1是濾波電容，濾掉測量回路中的交流分量并保證放電管穩(wěn)定放電，減少指針擺動，便于讀數(shù)。其數(shù)值可為0.5～5μF/150V。當(dāng)回路中出現(xiàn)超過微安表量程的泄漏電流時，放電管迅速放電，將微安表兩端短路。以保護微安表。放電管放電電壓一般約50～100V。
R1為增壓電阻、微安表流過較大電流時，增壓電阻R1增加放電管兩端壓降，使放電管放電。R1的數(shù)值可按下式計算
R1=U/I×106，Ω
式中 U——放電管實際放電電壓，V;
I——微安表滿量程電流，μA。
電感線圈L一般取1H左右。其作用是防止突然短路時放電管來不及動作，沖擊電流損壞微安表。通常電感線圈可用電能表電壓線圈或小變壓器繞組代替。
二、倍壓整流電路及多級串接整流電阻
當(dāng)需要較高的直流高壓時，如對35kV電纜進行直流耐壓試驗，對110kV及以上磁吹及氧化鋅避雷器進行泄漏電壓試驗時，就要采用倍壓及三級串接整流，其接線如圖1-4所示。
圖1-4 倍壓整流及三級串接整流接線圖
(a)倍壓整流;(b)三級串接整流
倍壓整流[見圖1-4(a)]可以輸出對地為2Umax的直流高壓。其原理為：當(dāng)電源電壓為正半波時(變壓器接地端為負)，變壓器經(jīng)過硅堆V1導(dǎo)通，對C1充電到Umax;負半波時，變壓器與電容C1的電壓疊加，經(jīng)硅堆V2對電容C2充電，如果C1≥C2，則C2經(jīng)過一個周波充到2Umax;一般C1=C2，所以C2經(jīng)若干周波后充到2Umax，即為變壓器輸出電壓峰值的2倍。串接式整流裝置也是根據(jù)以上原理制成的，其接線如圖1-4(b)所示。理想情況下(即不考慮效率及損耗)，圖中1、2、3電的對地電壓值分別可達到2Umax、4Umax、8Umax。
三、成套直流高壓試驗儀器
近年來，隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，研制出了晶體管直流高壓試驗儀器和以倍壓整流產(chǎn)生高壓或經(jīng)可控硅逆變器再進行倍壓整流獲得高壓的直流高壓發(fā)生器。
