500kV蓄北线因空载长线路电容效应引起的工频过电压分析与对策
摘要：分析了空载长线路电容效应产生原因，对工频过电压升高进行了理论计算，并对其影响因素及应对措施进行了分析。
关键词：工频过电压；电容效应；空载长线；理论计算
Abstract: the author analyzes the idling long the capacitance effects reason, thanked the increased frequency theory overvoltage calculation, and its influencing factors and its measures are analyzed.
Keywords: industrial frequency overvoltage; Capacitance effects; No-load long term; Theoretical calculation
1 引言
电力系统的内部过电压的能量来源于系统本身的系统参数变化或配合不当，所以其幅值于系统标称电压成正比。一般将内部过电压幅值与系统最高运行相电压幅值之比，称为内部过电压倍数Kn，表征过电压的高低。
内部过电压分为两大类，即因操作或故障引起的瞬间电压升高，称为操作过电压；因系统本身的电感、电容等参数配合不当,在瞬间过程完毕后出现的稳态性质的工频电压升高或谐振现象，称为暂时过电压。
暂时过电压包括工频过电压和谐振过电压。
2 工频过电压
电力系统中在正常或故障时可能出现幅值超过最大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高，因此又称工频电压升高。工频过电压在超高压远距离输电确定系统绝缘水平时，却起着重要的作用。原因有以下几点：
工频电压升高的大小将直接影响操作过电压的幅值；
工频电压升高的大小影响保护电器的工作条件和保护效果，例如避雷器的额定电压是由工频电压升高决定的；
工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响。例如，油纸绝缘内部游离、污秽绝缘子闪络、铁芯过热、电晕及其干扰等。
非正弦交流电有效值的计算 交变电流的大小和方向随时间作周期性变化。为方便研究交变电流的特性，根据电流的热效应引入了有效值这一物理量。 定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的电压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流的有效值。 教材中给出了正弦交流电的有效值I与最大值的关系，那么非正 弦交流电的有效值又该如何求解呢？其方法是从定义出发，根据热效应求解。 例1. 如图1所示的交变电流，周期为T，试计算其有效值I。 图1 分析：由图1可知，该交变电流在每个周期T内都可看作两个阶段的直流电 流：前中，，后中，。在一个周期中，该交变电流在电阻R上产生的热量为： ① 设该交变电流的有效值为I，则上述热量 ② 联立①、②两式，可得有效值为 例2. 如图2所示表示一交变电流随时间变化的图象，其中，从t＝0开始的每个时间内的图象均为半个周期的正弦曲线。求此交变电流的有效值。 图2 分析：此题所给交变电流虽然正负半周的最大值不同，但在任意一个周期内，前半周期和后半周期的有效值是可以求的，分别为
设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得 即 解得 例3. 求如图3所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线。 图3 分析：从t＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变的直流电，为 ，后半周期是有效值为的交变电流。 设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得 即 解得 例4. 如图4实线所示的交变电流，最大值为，周期为T，则下列有关该交变电流的有效值I，判断正确的是（） 图4
·电能公式和电能质量计算公式大全 电能公式和电能质量计算公式大全电能公式 电能公式有W=Pt,W=UIt,(电能＝电功率x时间) 有时也可用W=U^2t/R=I^2Rt 1度=1千瓦时=3.6*10^6焦P：电功率 W：电功 U:电压 I:电流 R：电阻 T:时间 电能质量计算公式大全 1.瞬时有效值： 刷新时间1s。 (1)分相电压、电流、频率的有效值 获得电压有效值的基本测量时间窗口应为10周波。 ① 电压计算公式： 相电压有效值，式中的是电压离散采样的序列值（为A、B、C相）。 ② 电流计算公式： 相电流有效值，式中的是电流离散采样的序列值（为A、B、C相）。 ③ 频率计算： 测量电网基波频率，每次取1s、3s或10s间隔内计到得整数周期与整数周期累计时间之比(和1s、3s或10s时钟重叠的单个周期应丢弃)。测量时间间隔不能重叠，每1s、3s或10s间隔应在1s、3s或10s时钟开始时计。 (2)有功功率、无功功率、视在功率（分相及合相） 有功功率：功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特 (W)。
计算公式： 相平均有功功率记为，式中和分别是电压电流离散采样的序列值（为A、B、C相）。 多相电路中的有功功率：各单相电路中有功功率之和。 相视在功率 单相电路的视在功率：电压有效值与电流有效值的乘积，单位伏安(VA)或千伏安(kVA)。 多相电路中的视在功率：各单相电路中视在功率之和。 相功率因数 电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 计算公式： 多相电路中的功率因数：多相的有功功率与视在功率的比值。 无功功率：单相电路中任一频率下正弦波的无功功率定义为电流和电压均方根值和其相位角正弦的乘积，单位乏 (Var)。（标准中的频率指基波频率） 计算公式： 多相电路中的无功功率：各单相电路中无功功率之和。 (3)电压电流不平衡率(不平衡度) 不平衡度：指三相电力系统中三相不平衡的程度。用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示。电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用、和、表示。 首先根据零序分量的计算公式计算出零序分量，如果不含有零序分量，则按照不含零序分量的三相系统求电压电流不平衡度。如果含有零序分量，则按照含有零
避雷器试验 一．实验目的： 了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、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的测试 三．实验说明： 阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，普通型又分FS型（配电型）和FZ型（站用型）两种。它们的作用过程都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的自然熄弧能力在工频续流第一次过零时切断之，避雷器实际工作时的通流时间≯10ms（半个工频周期）。FS型避雷器的结构最简单，如图4-1所示，由火花间隙和非线性电阻（阀片）串联组成。FZ型避雷器的结构特点是在火花间隙上并联有均压电阻（也为非线性电阻），如图4-2所示，增设均压电阻是为了提高避雷器的保护性能，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的不均匀及不稳定，降低避雷器熄弧能力，同时其工频放电电压也将下降和不稳定。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的分布均匀度，提高避雷器的保护性能。非线性电阻的伏安特性式为：U=CIα，其中C 为材料系数，α即为非线性系数（普通型阀片的α≈0.2、磁吹型阀片的α≈0.24、FZ型避雷器因均压电阻的影响，其整体α≈0.35～0.45），其伏安特性曲线如图4-3所示。可见流过非线性电阻的电流越大，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型避雷器的工作电压较低（≤10kv），而FZ型避雷器工作电压可做到220kv。FZ型避雷器中的非线性电阻（均压电阻和阀片）的热容量较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）和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，只是磁吹型避雷器采用磁吹间隙，并配有磁场线圈和辅助间隙。由于以上结构上的不同，所以对FS 型和FZ（FCZ、FCD）型避雷器的预防性试验项目和标准都有很大的不同。 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和工频放电电压试验，对FZ（及FCZ、FCD）型避雷器则应做绝缘电阻检查和直流泄漏电流及非线性系数的测试。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）。避雷器其它的预防性试验还包括底座绝缘电阻的检查、放电计数器的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。绝缘电阻的检查应采用电压≥2500v及量程≥2500MΩ的兆欧表。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的测试值比较，不应有明显差别。FS型避雷器的工频放电电压试验的合格值如表4-1所列。 表 FZ型避雷器的直流泄漏电流及非线性系数的测试的试验电压及电导电流值如表4-2所列，所测泄漏电流值
《避雷器耐压试验》 避雷器直流耐压试验 避雷器直流耐压试验一、试验目的 避雷器施加高压电压时，避雷器不可避免地要产生泄流电流，这时衡量避雷器质量好坏是否合格的一个重要指标。 二、试验数据其试验数据≦50微安三、实验步骤 1、首先拆除避雷器上与计数器连线。 2然后用计数器检测仪将计数器进行试验。 3、用摇表测量避雷器上口对底座，上口对地及底座对地的绝缘电阻，其阻值应≥2500兆欧。3连接操作箱与直流高压发生器及避雷器之间的连线，仪器必须可靠接地。 4、合上电源开关，按下操作箱上的“启动”按钮，“电源”指示灯亮，慢慢调节“粗调”旋钮，操作箱电压表显示所调电压，当微安表显示电流接近1000微安时，可用“细调”旋钮调节，当微安表显示1000微安时，停止调节，快速记录电压表电压值，同时按下75%电压显示锁存按钮，将电压表电压降至75%的电压值，然后开始计时1分钟，1分钟后记录微安表上显示的电压值。 6、降压，当电压表上电压显示为零时，“零位”指示灯亮，按下“停止”按钮和电源开关。 7、用放电棒对高压发生器及避雷器进行充分放电。 8、然后用摇表摇测避雷器上口对地，上口对底座，底座对地的绝缘电阻。 9、恢复所拆避雷器及计数器接线。 四、注意事项 1、试验设备在通电前，务必接上地线。 2、实验前应将避雷器清扫干净，以减少测量误差。 3、接好线应复查无误后方可加压，同时应检查接地是否良好。 4、开机前应检查操作箱“粗调”“细调”旋钮是否良好，是否在零位。 5、实验前，应检查电源电压AC220V。
6、加压速度不能太快，以防止突然高压损坏避雷器。 7、在试验过程中应密切观察避雷器及各表计，如出现异常情况，应立即降压，并切断操作箱电源，停止操作。 五、主接线图 避雷器直流耐压试验.doc 避雷器直流耐压试验一、试验目的 避雷器施加高压电压时，避雷器不可避免地要产生泄流电流，这时衡量避雷器质量好坏是否合格的一个重要指标。 二、试验数据其试验数据?50微安三、实验步骤 1、首先拆除避雷器上与计数器连线。 2然后用计数器检测仪将计数器进行试验。 3、用摇表测量避雷器上口对底座，上口对地及底座对地的绝缘电阻，其阻值应?2500兆欧。3连接操作箱与直流高压发生器及避雷器之间的连线，仪器必须可靠接地。 4、合上电源开关，按下操作箱上的“启动”按钮，“电源”指示灯亮，慢慢调节“粗调”旋钮，操作箱电压表显示所调电压，当微安表显示电流接近1000微安时，可用“细调”旋钮调节，当微安表显示1000微安时，停止调节，快速记录电压表电压值，同时按下75%电压显示锁存按钮，将电压表电压降至75%的电压值，然后开始计时1分钟，1分钟后记录微安表上显示的电压值。 6、降压，当电压表上电压显示为零时，“零位”指示灯亮，按下“停止”按钮和电源开关。 7、用放电棒对高压发生器及避雷器进行充分放电。 8、然后用摇表摇测避雷器上口对地，上口对底座，底座对地的绝缘电阻。 9、恢复所拆避雷器及计数器接线。 四、注意事项 1、试验设备在通电前，务必接上地线。 2、实验前应将避雷器清扫干净，以减少测量误差。
1.如何计算几种典型交变电流的有效值？ 答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值. 解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种： （1）正弦式交流电的有效值 此类交流电满足公式e =E m s in ω t ,i =I m s in ω t 它的电压有效值为E = 2 m E ，电流有效值I = 2 m I 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法. （2）正弦半波交流电的有效值 若将右图所示的交流电加在电阻R 上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U 半2 T /R= 2 1（ R T U 2 全），而U 全= 2 m U ，因而得U 半= 2 1U m ，同理得I 半= 2 1I m . （3）正弦单向脉动电流有效值 因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U = 2 m U ，I = 2 m I . （4）矩形脉动电流的有效值 如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当于直流电产生热量的 T t ，这里t 是一个周期内脉动时间.由I 矩 2 R T =（ T t ）I m 2RT 或（ R U 2 矩） T = T t （ R u 2 m ）T ,得I 矩= T t I m ，U 矩= T t U m .当 T t =1/2时，I 矩= 2 1I m ，U 矩=2 1U m . （5）非对称性交流电有效值
总结 各位领导： 一、电气工作自10月20日开工至今已过去一个多月，为了使10KV、400V 配电能够成功送电，我公司人员按照国家有关规范、规程和制造厂的规定，逐次对10KV母线、10KV电流互感器、10KV电压互感器、10KV电力电缆、干式变压器、真空断路器、过电压保护器、高压电机进行电气交接试验、10KV开关柜进行了二次传动试验。 二、主要做了如下工作： 1.10KVI段II段母线绝缘电阻及交流耐压试验合格，完成共两段。 2.10KV电流互感器变比、极性、励磁特性、绝缘电阻及交流耐压试验合格，完成共66台。 3.10KV电压互感器变比、极性、励磁特性、绝缘电阻及交流耐压试验合格，完成共6台。 4.10KV电力电缆绝缘电阻及交流耐压试验合格，完成共25根。 5.10KV干式变压器极性及接线组别、直流电阻测量、变比测定、绝缘及耐压试验合格，完成共4台。 6.10KV真空断路器绝缘电阻、交流耐压试验、机械特性测试、导电回路接触电阻测试合格，完成共23台。 7.三相组合式过电压保护绝缘电阻及工频放电电压试验合格，完成共66台。 8.10KV电动机绝缘电阻、线圈直流电阻及交流耐压试验合格，完成共13台。
9.继电综合保护按设计院整定值完成整定工作合格，完成共23台。 10.10KV高压柜远方就地传动试验合格，完成共20台。 11.10KVI段II段PT柜电压并列试验合格，完成共2台。 12.400VI段II段进线开关远方就地传动试验合格，完成共2台。 13.400VI段II段备用电源进线开关就地传动试验合格，完成共2台。 14.400VI段II段备自投静态试验合格，完成共2台。 三、试验过程中发现了一系列的问题，并逐次进行了处理 1.10KV母线第一次做耐压试验，放电声音比较响、升压困难，后经过处理，电压升到规定值 2.做继电保护校验时发现控制电缆有接错线及没有接线等问题并进行了处理。 3.原设计电度表屏有4台厂变的电度表，因高压柜没有设计去电度表的电流信号，现设计院把4台厂变的电度表取消。 4.10KV一段二段母线PT柜发现设计N相没有经过击穿保险接地，现击穿保险已安装完毕。 5.10KV一段二段母线电压设计有电压并列装置，但安装单位没有接线，现已解决并调试完毕。 6.10KV 4台厂变开关柜在传动试验时发现合不上闸，经厂家处理，现开关柜都能正常分合闸。 7.400V配电调试过程中， 1号2号400V进线开关二次原理图与设计图纸不
电缆电压降 对于动力装置，例如发电机、变压器等配置的电力电缆，当传输距离较远时，例如900m，就应考虑电缆电压的“压降”问题，否则电缆采购、安装以后，方才发觉因未考虑压降，导致设备无法正常启动，而因此造成工程损失。 一.电力线路为何会产生“电压降”？ 电力线路的电压降是因为导体存在电阻。正因为此，所以不管导体采用哪种材料（铜，铝）都会造成线路一定的电压损耗，而这种损耗（压降）不大于本身电压的10%时一般是不会对线路的电力驱动产生后果的。 二.在哪些场合需要考虑电压降? 一般来说，线路长度不很长的场合，由于电压降非常有限，往往可以忽略“压降”的问题，例如线路只有几十米。但是，在一些较长的电力线路上如果忽略了电缆压降，电缆敷设后在启动设备可能会因电压太低，根本启动不了设备；或设备虽能启动，但处于低电压运行状态，时间长了损坏设备。 较长电力线路需要考虑压降的问题。所谓“长线路”一般是指电缆线路大于500米。 对电压精度要求较高的场合也要考虑压降。 三.如何计算电力线路的压降？ 一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤： 1.计算线路电流I 公式：I= P/1.732×U×cosθ 其中： P—功率，用“千瓦”U—电压，单位kV cosθ—功率因素，用0.8～0.85 2 .计算线路电阻R 公式：R=ρ×L/S 其中：ρ—导体电阻率，铜芯电缆用0.01740代入，铝导体用0.0283代入
L—线路长度，用“米”代入 S—电缆的标称截面 3.计算线路压降 公式：ΔU=I×R 举例说明： 某电力线路长度为600m，电机功率90kW，工作电压380v，电缆是70mm2铜芯电缆，试求电压降。 解：先求线路电流I I=P/1.732×U×cosθ=90÷（1.732×0.380×0.85）=161(A) 再求线路电阻R R=ρ×L/S=0.01740×600÷70=0.149(Ω) 现在可以求线路压降了： ΔU=I×R =161×0.149=23.99（V） 由于ΔU=23.99V，已经超出电压380V的5%（23.99÷380=6.3%），因此无法满足电压的要求。 解决方案：增大电缆截面或缩短线路长度。读者可以自行计算验正。 例：在800米外有30KW负荷，用70㎜2电缆看是否符合要求？ I=P/1.732*U*COS?=30/1.732*0.38*0.8=56.98A R=ρL/S=0.018*800/70=0.206欧 △U=IR=56.98*0.206=11.72<19V (5%U=0.05*380=19) 符合要求。 电压降的估算 1．用途
交流电有效值计算方法 1?如何计算几种典型交变电流的有效值？ 答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的?让交变电流和直流电通过同样的电阻, 如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种： (1)正弦式交流电的有效值 此类交流电满足公式e=E m Sin w t,i =I m sin w t 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念流电有效值 的求法 (2)正弦半波交流电的有效值 若将右图所示的交流电加在电阻 2 1 电时的1/2,即卩U半2T/R=—( 2 U m 1 而U全=—=，因而得U半=一U m, 412 (3)正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关, 电阻 时所 产生 的热 效应 完全 相 同， 即 它的电压有效值为 E=E2， 电流有效值 ?下面介绍几种典型交 R上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流 U全2T R 1 同理得I半=—I m. 2 所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入 七，m 、2
2 2 于直流电产生热量的—，这里t是一个周期内脉动时间.由I矩2RT= ( — ) I m2RT或() T T R
T=T(牛)「得1矩=：T Im，U矩=4.当T=1/2时，1：2im，U矩、2Um. (5)非对称性交流电有效值 假设让一直流电压 U和如图所示的交流电压分别加在冋一电阻上，交变电流在一个周 期内产生的热量为Q1= 2 2 U1 T U2 T ..................... . .............. .. ，直流电在相等时间内产生的热量 R 2 R 2 2?—电压U o=1O V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少？ 解：根据t时间内直流电压U o在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2 上产生的热量相同，则 3?在图示电路中，已知交流电源电压u=200si n10n t V,电阻R=10 Q ,则电流表和电压表读数分别为 A.14.1 A,200 V C.2 A,200 V 分析：在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表示数为 200 V=141 V,电流值i=U= ：00 R 衬2汉10 A=14.1 A. U2 T,根据它们的热量相等有 +U 2 )，同理有I = ￡(I 1I 22). 2 2 知=胡「所以U哼=5 2 V B.14.1 A,141 V D.2 A,141 V
工频电压 工频电压，是指国家规定的电力工业及用电设备的统一标准电压。 工频：指工业上用的交流电源的频率，单位赫兹（HZ） 我国单相电源工频电压，50赫兹，220V 。三相电源工频电压是50赫兹380V ，由于世界各地工业发展的不平衡及二战期间的殖民统制等原因的影响，工频电压在全世界没有统一的标准，各国各不相同地区性差异很大，以下是世界各地工频电压 亚洲 地区或国名工频电压 中国台湾Taiwan 110V/220V,60Hz 中国大陆China 220V,50Hz 380V, 50Hz, 3 Ph 中国香港Hong Kong 220V,50Hz 日本Japan 110V,关东50Hz，关西60Hz 韩国South Korea 100V,60Hz 新加坡Singapore 230V,50Hz 印度India 127V,50Hz 印尼Indonesia 220V,50Hz 泰国Thailand 220V,50Hz 马来西亚Malaysia 240V,50Hz 420V, 50Hz, 3 Ph 越南Vietnam 220V,50Hz 欧洲 地区或国名交流电压
俄罗斯Russia 220V,50Hz 英国U.K. 240V,50Hz 法国France 127V/220V,50Hz 德国Germany 220V,50Hz 爱尔兰Ireland 220V,50Hz 意大利Italy 127V/220V,50Hz 瑞士Switzerland 220V,50Hz 荷兰Netherlands 220V,50Hz 丹麦Danmark 220V,50Hz 波兰Poland 220V,50Hz 美洲 地区或国名交流电压 美国America 110V 或220V,60Hz , 460V, 60Hz, 3Ph 加拿大Canada 120V 或240V,60Hz 巴西Brazil 127V 或220V,60Hz 哥伦比亚Colombia 110V 或220V,60Hz 不同国家由于历史、政治、经济等原因导致电压不相同。 (纠正下面的错误：根据物理定律，电压越高，电阻传输损耗越小，所以电流传输是通过高压传输的，比如我国高压传输电压有500KV，220kv等，不可能用220v或者110v进行长距离送电的。到了目的地才通过几级的变压器接入民用或者工业使用) ▲附录：
----高电压技术实验报告 高电压技术实验报告 学院电气信息学院 专业电气工程及其自动化
实验一．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，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 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）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由固定的无感电阻R 4 和可调电 容C 4并联组成，桥臂AD接入可调电阻R 3 ，对角线AB上接 QS1西林电桥面板图
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和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 44441R C j R Z Z BD ?+==? 33R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1= = 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4 R R C C N X ? = 44R C tg ??=?δ （式2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3） 即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。 2）接线方式： QS1电桥在使用中有多种接线方式，如下图所示的正接线、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的情况，此时电桥的D 点接地，试验高电压在被试品及标准电容上形成压降后，作用于电桥本体的电压很低，测试操作很安全也很方便，而且电桥的三根引出线（C X 、C N 、E ）也都是低压，不需要与地绝缘。 反接线适用于所测设备有一端接地的情况，这时是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 以上的交流耐压能力，电桥外壳应保证可靠接地。电桥的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，不能使用反接线的情况，但这种接线的测量误差较大，测量结果需进行校正。 低压接线可用来测量低压电容器的电容量及tg δ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．分流电阻的选择及tg δ值的修正：
1．输电线路损耗 当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。 (1)单一线路有功功率损失计算公式为 △P＝I2R 式中△P--损失功率，W； I--负荷电流，A； R--导线电阻，Ω (2)三相电力线路 线路有功损失为 △P＝△PA十△PB十△PC＝3I2R (3)温度对导线电阻的影响： 导线电阻R不是恒定的，在电源频率一定的情况下，其阻值 随导线温度的变化而变化。 铜铝导线电阻温度系数为a＝0.004。 在有关的技术手册中给出的是20℃时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路周围的环境温度是变化的；另外；负载电流通过导线电阻时发热又使导线温度升高，所以导线中的实际电阻值，随环境、温度和负荷电流的变化而变化。为了减化计算，通常把导线电阴分为三个分量考虑：1）基本电阻20℃时的导线电阻值R20为 R20=RL 式中R--电线电阻率，Ω/km，; L--导线长度，km。 2）温度附加电阻Rt为
Rt=a（tP－20）R20 式中a--导线温度系数，铜、铝导线a=0．004； tP--平均环境温度，℃。 3）负载电流附加电阻Rl为 Rl= R20 4）线路实际电阻为 R=R20+Rt+Rl （4）线路电压降△U为 △U=U1－U2=LZ 2．配电变压器损耗(简称变损)功率△PB 配电变压器分为铁损(空载损耗)和铜损(负载损耗)两部分。铁损对某一型号变压器来说是固定的，与负载电流无关。铜损与变压器负载率的平方成正比。 配电网电能损失理论计算方法 配电网的电能损失，包括配电线路和配电变压器损失。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负载变化波动大，要起模拟真实情况，计算出某一各线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的。因为不仅要有详细的电网资料，还在有大量的运行资料。有些运行资料是很难取得的。另外，某一段时间的损失情况，不能真实反映长时间的损失变化，因为每个负载点的负载随时间、随季节发生变化。而且这样计算的结果只能用于事后的管理，而不能用于事前预测，所以在进行理论计算时，都要对计算方法和步骤进行简化。为简化计算，一般假设： （1）线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压器总容量的比例，分配到各个负载点上。 （2）每个负载点的功率因数cos 相同。 这样，就能把复杂的配电线路利用线路参数计算并简化成一个等值损耗电阻。这种方法叫等值电阻法。
检测系统实习报告 题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名： 院（系）：专业： 指导教师：职称： 评阅人：职称： 年月
摘要 在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。 本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。 关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52
Abstract In practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance. Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549 AT89S52
高电压技术实验实验报告(二)
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专业电气工程及其自动化
实验一．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，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．+tg δ/-tg δ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 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）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 由固定的无感电阻R 4和可调电容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 和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式 2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 4 44 41R C j R Z Z BD ?+= =? 3 3R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1= = 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4R R C C N X ? = 4 4 R C tg ??=?δ （式 2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： QS1西林电桥面板图 QS1西林电桥面板图
低频电子线路课程设计 ----电压有效值测量电路 姓名：小杰 专业班级：通信工程（4）班 学号：xxxxxxxxx 实验时间：2013.11.25-2013.11.26
电压有效值测量电路 摘要：采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量，先设计电路图用Multisim软件进行仿真，再根据仿真的电路图在面包板上连接电路，用信号发生器和万用表检验实际电路是否符合要求。 一、设计任务与技术指标 1.设计任务 采用通用运放LM 324和检波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。 2.技术指标 输入信号频率范围：0~100mV 上限频率：5KHz 电压显示：万用表直流档 电源电压：12V范围内可任选 二、设计要求 1.熟悉电路的工作原理。 2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和参数元件。 3.画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化） 4.计算机仿真。 三、实验要求： 1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。 2、确定实验所用仪器。 3、作出记录数据的表格。 4、完成实验。 四、实验原理 1、电路工作原理 下图为精密半波整流电路与电容滤波电路所组成的实验原理图，它属于反相型运放电路。当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出U o1 为负 极性，二极管D2导通、D1截止，输出电压U O 为零。当输入电压U I 为负极性时， U o1 为正极性，此时D1导通、D2截止，电路处于反相比例运算状态，输出电压 U O =-U I R f /R i。
图1. 仿真实验原理电路图
简述过电压保护器试验方法 摘要:在每年的电气预防性试验中，检修试验人员都误认为过电压保护器是一个整体，无法进行正常的高压电气试验，只能放弃过电压保护器电气试验，从而给电力系统安全运行带来了潜在的隐患。 关键词：过电压保护器电气试验 引言：目前，过电压保护器在我们新密局李堂变、园区变、李湾变等变电站10kV或35kV高压开关柜内部安装，为开关柜、母线提供过电压保护作用，如不能定期进行电气预防性试验，一定影响到开关柜等电气设备正常运行。 一、过电压保护器试验方法 过电压保护器在投入使用前以及使用后每年都应进行预防性试验，试验时保护器的四个端子应从其它电器设备上拆下，不允许和其它设备连接时进行试验，试验的具体内容如下： 1）外观检查：检查外绝缘有无损伤。 2）对于无间隙组合式过电压保护器，应进行以下试验：直流 1mA 参考电压：在保护器两两端子之间施加直流电压，当流过保护器的电流稳定于 1mA 后，读取此时保护器两端子之间的电压数值，该值不得小于技术参数表中的规定值。 泄漏电流：在保护器两两端子间施加 0.75 倍的直流 1mA 参考电压，此时流过保护器的泄漏电流不得大于50μA。 无间隙组合式过电压保护器不允许做工频放电电压试验。 3) 对于串联间隙组合式过电压保护器，应进行工频放电电压试验，
试验接线如图所示。试验时在保护器 A、B、C、D 两两端子之间分别施加工频电压，调节自耦变压器 ZT，缓慢加压，观察安培表 A 的电流变化。当安培表 A 的电流突然增大时，表示间隙电极放电，记录此时电压表 V 的电压值，此值即为工频放电电压在变压器原边的数值，此值乘以升压变压器 ST 的变比，即为该两相的工频放电电压值。由于放电电极允许有一定的分散度，以及测试方法的差异，现场测试值不应超出出厂试验值的 20%。如果超出该范围，应停止运行，及时通知厂家处理。 二、过电压保护器注意事项 1）应根据电压等级和被保护对象正确地选择保护器的型号和技术参数。 2）应提供所需连接电缆的长度L。 3）开关柜进行耐压试验时，应将保护器四个端子从母线上拆下，否则，可能损坏保护器。
串联间隙过电压保护器工频放电电压的选择讨论 过电压保护器(以下简称保护器),又称组合式避雷器,是中压系统(6~35kV)限制雷电过电压、真空断路器操作过电压以及电力系统中可能出现的其它一些暂态过电压的典型产品。其大多数采用串联间隙配置和四星型接法,与常规金属氧化物避雷器相比,具有较高的耐受系统持续电压升高的能力,可在系统发生接地故障时保证自身安全;具有较低的雷电冲击放电电压和残压水平,可以为绝缘水平比较弱的设备提供良好的保护;具有较强的相间保护功能。其基本的电气结构如下图: 其中接地极的放电间隙可以省略 保护器通常贴近开关安装于成套柜中,也可以作为独立元件直接户外安装。其核心元件依然是金属氧化物阀片(一般简称氧化锌片),根据金属氧化物阀片的自身特点,以及国外同类产品的相关标准,采用该元件为核心工作元件的产品,电压参数中控制下限为起始工作电压,控制上限为最大工作电流下残压。 以普通10kV配电型无间隙金属氧化物避雷器YH5WS-17/50为例,来简单说明一下这类产品的使用原则。YH5WS-17/50控制下限为工频阻性1mA参考电压不小于17kV,控制上限为8/20波型标称电流下残压峰值不大于50kV,此即为17/50的来历。 金属氧化物阀片是典型的压敏电阻,该产品本身就是过电压保护设备。其有自身安全性和对被保护设备安全性两重的考虑。控制残压上限,是确保对被保护设备提供达到电网绝缘配合的过电压保护;控制起始工作电压的下限,是确保对自身提供长期安全使用的保证。如果残压偏高,对被保护设备不利,要求残压尽量低;如果起始工作电压偏低,对金属氧化物阀片自身不利,要求起始工作电压尽量高。 那么50kV的残压高出系统相电压数倍,是否可以起到保护作用呢?回答是肯定的。这个问题可以分成两部分来讨论。
住宅小区照明线路电压损失的计算 电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差。它的大小，与线路导线截面、各负荷功率、配电线路等因素有关。为了使末端的灯具电压偏移符合要求，就要控制电压损失。但在住宅小区中，因为以往小区面积较小，供配电半径较小，仅是单一的道路照明，一般就不计算线路电压损失，而是根据经验保证线路电压的损失在合理范围内。然而这些年来随着住宅小区规模的逐步扩大以及人民生活水平的不断提高，除了要增加小区道路照明设施外，还要增加景观照明。面对这一新情况，计算小区照明线路电压损失非但重要，而且十分迫切。以下是本人结合实践，查阅了相关书籍资料所谈的个人体会。不当处请同行指正。 一、计算城市照明线路电压损失的基本公式 1、在380/200低压网络中，整条线路导线截面、材料相同(不计线路阻抗)，且cosφ≈1时，电压损失按下式计算： △u%=R0ΣPL/10VL2=ΣM/CS (式-1) ΣM=ΣPL—总负荷矩； R0——三相线路单位长度的电阻(?km); VL——线路额定电压(kV); P——各负荷的有功功率(kw); L——各负荷到电源的线路长度(km); S——导线截面(mm2); C——线路系数，根据电压和导线材料定。在工具书中可查。一般，三相四线220/380时，铜导线工作温度50度时，C值为75；铜导线工作温度65度时，C值为71.10。
2、对于不对称线路，我们在三相四线制中，虽然设计中尽量做到各相负荷均匀分配，但实际运行时仍有一些差异。在导线截面、材料相同(不计线路阻抗)，且cos俊?时，电压损失可以简化为相线上的电压损失和零线上的电压损失之和。公式如 △u%=Ma-0.5(Mb-Mc)/2CSo+Ma/2CSo (式-2) Ma——计算相a的负荷矩(kw.m); Mb、Mc——其他2相的负荷矩(kw.m); Sn——计算相导线截面(mm2); So——计算零线导线截面(mm2); C——线路系数 △u%——计算相的线路电压损失百分数。 3、由于大量气体放电灯的使用，实际照明负载cosφ≠1，照明网络每一段线路的全部电压损失可用下式计算： △uf%=△u%Rc (式-3) △u%——由有功负荷及电阻引起的电压损失按照式-1、式-2计算 Rc——计入“由无功负荷及电抗引起的电压损失”的修正系数。可在工具书中查。 4、对于均匀布灯的线路，SM的计算公式可转换为： ΣM均匀=lg×Le=nie×1/2×(1-1/n)L (式-4) ΣM均匀——均匀布灯线路的总负荷矩(kWm) lg——最大单相工作电流(A) Le——计算负荷矩时，始端到末端的有效距离(km)