高电压测量技术.doc

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1、高电压测量技术在有些电了设备测试屮，有高达力伏的电压；在电力系统中则常遇到需测量数十力伏甚至更高电压的问题。在电力系统屮，广泛应用电压互感器配上低压电压表来测量高电压,在试验室条件下则用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器、装置來测量高电压。(1)高压静电电压表在两个特制的电极间加上电压U，电极间就会受到静电力f的作用，而且f的大小与U的数值有固定的关系，因而设法测量f的大小或它所引起的可动极板的位移或偏转就能确定所加电压U的大小。利用这一原理制成的仪表即为静电电压表，它可以用来测量低电压，也可以在高电压测量屮得到应用。如果采用的是消除了边缘效应的平板电极，那么应用静电场理

2、论，很容易求得f与U的关系式，并可得知，但仪表不可能反映力的I瞬时值f,而只能反映其平均值F。如果u是按正弦函数作周期性变化的交流电压，则电极在一个周期T内所受到的作用力平均值F与交流电压的有效值U的平方成正比，或者反过来(1)即静电电压表用于测景交流电压时，测得的是它的有效值。为了减小极间距离d和仪表体积，极间应采用均匀电场，所以高压静电电压表的电极均采用消除了边缘效应的平板电极，如图1所示，圆形的可动电极1位于保护电极2的屮心部位，二者之间只隔着很小的空隙g，连接线使电极1和2具有相同的电位。为保证边缘电场不会影响到电极1和3工作面Z间电场的均匀性，固定电极3和保护电极2的外直径D相对于它

3、们Z间的距离d来说要取得比较大，而它们的边缘也应具有足够大的1111率半径r以避免岀现电晕放电。图1静电电压表极板结构示意图静电电压表的内阻抗特别大，能直接测量相当高的交流和育流电压。在大气屮工作的高压静电电压表的量程上限在50〜250kV的范围内；电极处于压缩SF6气体中的高压静电电压表的量程上限可提高到500〜600kV。(2)峰值电压表在不少场合，只需要测量高电压的峰值，例如绝缘的击穿就仅仅取决于电压的峰值。现已制成的产品有交流峰值电压表和冲击峰值电压表，它们通常均与分压器配合起来使川。交流峰值电压表的丁•作原理可分为两类：%1利用整流电容电流来测量交流高压如图2(a),当被测电压u随时

4、间而变化时，流过电容C的电流。在u的正半波，电流经整流元件D1及检流计G流I叫电源。如果流过G的电流平均值为Iav0那么它与被测电压的峰值UmZ间存在下面的关系(2)式屮，C为电容器的电容量；f为被测电压的频率。%1利用电容器充电电压来测量交流高压如图2(b),幅值为Um的被测交流电压经整流器D使电容C充电到某一电压Ud,它可以用静电电压表PV或用电阻(R)串联微安表PA测得。如用示一种测量方法，则被测电压的峰值图2峰值电压表接线原理图（3）式屮，T为交流电圧的周期；C为电容器的电容量；R为串联电阻的阻值。在RC>20T的情况下,式⑶的误差<2.5%o（3）球隙测压器球隙测压器是惟一能育接测量

5、高达数兆伏的各类高电压峰值的测量装置。它由一•对直径相同的金属球构成，测量谋茅约2%〜3%,能满足大多数工程测试的要求。它的工作原理基于一定直径（D）的球隙在一定极间距离（d）时的放电（击穿）电压为一定值。若已知宜径D和极间距离d,球隙的放电电压可从理论上推得计算公式，但因存在某些难以准确估计的煤响因索，所得结果往往不能满足测量精度的要求。在实用上，通常均通过实验的方法得出不同球隙的放电电压数据，为了使用的方便，它们被制成表格或曲线备用。球隙在高压试验时的接入方式如图3所示，图屮R1为限流电阻，当被试品或球隙击穿时，它既限制流过试验装置的电流，也限制流过球隙F的电流；R2为球隙测压器的专用保护

6、电阻，主要防止球隙在持续作用电压下放电时，虽然已有R1的限流作用，但流过球隙的电流仍过大，又未能及时切断，从而使两球的工作面被放电火花所灼伤。不过在测量冲击电压时，一般不希望接有R2,因为这时电压的变化速率du/dt很大，流过球隙的电容电流CFdu/dt也较大（CF为两球间的电容），就会在R2上造成一定压降，使作用在球隙上的电压与被试品上的电压不一致，引起较大的误差。图3球隙测压器接入示意图（4）高压分压器当被测电压很高时，不但高压静电电压表无法盲接测量，就是球隙测压器亦将无能为力，因为球极的直径不能无限增大（一般不超过2m）。当需要用示波器测量电压的波形时,也不能育接将很高的被测电压引到示波

7、器的偏转极板上去。在这些场合，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲示波器等测量仪器进行测量，是最合理的解决方案。对分压器最重要的技术要求有二：分压比的准确度和稳定性（幅值误差耍小）；分出的电压与被测高电压波形的相似性（波形畸变要小）。按照用途的不同，分压器可分为交流高压分压器、直流高压分压器和冲击高压分压器等；按照分压元件的不同，它又可分为电阻分压器、电容分压