高电压测量装置high voltages measurement devices
g00d旧nyo Cel一ong Zhuongzh， 离电压侧且装t(high voltages measurement devices)用于高电压实脸室测t高电压参数的 装工。通常可分为两类:一类是直接测t高电压的仪器 或装t，另一类是通过某些中间环节将高电压转换成 低电压，并以低电压侧试仪器仪表进行侧t的装t。不 同的装里可分别用于测t直流、交流和冲击电压的电 压值和波形。国际电工委员会(I EC)和中国国家标准 都规定了高电压侧且装t的侧t不确定度应不大于士 3%。常用的装里有:测t球隙或棒间隙，高压静电电 压表，以及由互感器、侧盘用高阻抗元件、分压器等中 间环节和低压侧试单元组成的高压侧t系统. 洲t球陈或棒间赚测t球隙是一对直径相同的 金属球。由于均匀电场空气间隙的放电电压与间隙距 离有一确定的关系，根据球径和球距的大小即可查知 被测电压的峰值。球隙可测定交流电压和冲击电压的 峰值，以及直流电压的最大值。现行标准中，球径最大 的Zm球晾可侧的最高电压为ZMV。当球隙的结构 和布!符合有关标准的规定时，用它侧t交流和冲击 电压的不确定度为土3%，而侧t直流电压不确定度为 士5%。棒间隙由一对截面为方形的金属棒组成.中国 和IEC标准都推荐使用棒间隙侧t直流电压，其不确 定度为士2%。使用球间隙或棒间隙侧t离电压时，应 进行相应的空气密度修正。 .电电压裹利用相对的两个电极之间作用的电 场力来侧t电压的仪表。它主要由一对金属板电极和 指示系统组成。当被侧电压加到电极上时，电极间的静 电场力与电压成正比，测出这个力的大小或电极位t 的偏移就可得出施加在电极上的电压值.静电电压表 可侧量交流电压的有效值和直流电压的平均值，不能 测量冲击电压的峰值。实验室中常用的高压静电电压 表需用其它侧量装置进行校准和刻度，不确定度为士 (l~3)%。还有一种绝对静电电压表，它是通过侧t电 极间的作用力，再根据极间距离和极板面积直接计算 出被渊电压值，无需用其它表计来校准。现有最高量程 达275kV、不确定度达0.01%的绝对静电电压表。静 电电压表可以单独使用，与分压器组合起来后，还能扩 大测t范围。 电压互感.可在其二次侧配t低压电压表，只 能用于交流电压有效值的侧量。 侧t用离限抗一种用于侧量并能承受全部被侧 电压的高阻抗元件。它与电流表申联组成商电压测t 系统，从已知的阻抗值以及侧得的电流值即可算出被 测电压值。侧量直流电压的高阻抗元件为电阻器，侧t 交流电压时用电容器。 电阻器它与直流电流表申联组成直流高压测t 系统，用于直流电压平均值的侧量。一般按全电压下流 过的电流不小于0.5 mA来选择电阻器的阻值.电阻 器的阻值应稳定不变。该系统的贵程可从数千伏到数 百万伏。当侧量较高电压时，其顶部应有屏蔽，避免电 晕放电造成侧量上的附加误差。 电容器将电容器和整流电路申联接于被测电压 的两端，通过测量流经电容器的电流的平均值可以得 出被测交流电压的峰值。该电容器性能应稳定，损耗要 小。IEC和中国国家标准都规定交流电压的峰值除以 丫万，作为衡量电介质短时击穿强度的尺度，因而这 种侧t回路在介质击穿或耐受试验中得到广泛的应用。 分压.由两个(组)特性相同的阻抗元件(电阻 器、电容器或电阻一电容元件的组合)申联组成.与高 压端相连接的元件称为高压臂，与接地端相连接的元 件称为低压臂。高压臂与低压臂阻抗值之和与低压臂 阻抗值的比值称为分压比。测出低压臂上的电压，乘以 分压比即可求出高压端的电压值。标准规定，分压器的 分压比不确定度不得大于士1纬，并对应于被测电压的 类型应具有一定的响应特性。分压器按用途不同可分 为直流分压器，交流分压器和冲击电压分压器三种，按 元件类型不同可分为电阻式、电容式和阻容式三种。 直流分压器由两个(组)电阻元件构成、用于侧 t直流电压的装!。 交流分压器有电阻式、电容式两类。电阻式分压 器由无感电阻构成，只适合于测量频率不高、幅值为几 十千伏以下的交流电压。电容式分压器由电容元件构 成，它基本上不消耗功率，可用于较高电压的测量，应 用较为广泛，测量电压的范围从数千伏直至数百万伏. 冲击分压器冲击电压是一种变化快，谐波分t 多的非周期脉冲电压，为准确地测定其波形和幅值，要 求冲击分压器具有良好的响应特性。冲击分压器的类 型有电阻式、电容式和阻容混合式三种。电阻式由无感 电阻元件构成，一般用于测量幅值不超过ZMV的霄 电冲击电压。低阻值小尺寸的电阻分压器具有良好的 响应特性，还可以作为检验其它分压器的基准，也适用 于冲击过电压的测量。电容式的由若干电容元件申联 构成，适合于波前较缓的冲击电压测量.阻容混合式的 由无感电阻和电容元件组成，又分为串联式和并联式 两种.串联式也称为阻尼型分压器，其串联电阻分配在 每个电容器中，又分为高阻尼和低阻尼两种。高阻尼分 压器只能当作分压器使用，不能兼作冲击电压发生器 的负荷电容;低阻尼分压器属通用型，可测量雷电冲击 全波，截波和操作冲击波，还可以测量交流电压，并可 兼作冲击电压发生器的负荷电容，应用较为广泛。 低电压侧t仪份和仪裹可分为两类:一类是测 量稳态电压(交流和直流电压)的标准电工仪表和通用 示波器等，另一类是测量暂态量(如冲击电压)的冲击 示波器，冲击峰值电压表和数字记录仪等。 冲击示波器一种能与冲击信号同步触发的单次 扫描的显示仪器，具有性能稳定，屏蔽良好，记录速度 高的特点。 冲击峰值电压表一种用于记录冲击电压峰值的 仪器，具有屏蔽良好，性能稳定的特点。 数字记录仪一种将模拟信号转换成数字t信号 的测量仪表，也称为暂态记录仪，带有内显示屏幕的则 可称为数字式示波器。现在的数字记录仪均设有数据 中心处理单元和较大内存，可适时显示被测信号，给出 波形的特征参数和进行有关的数字运算。在高压冲击 测量中还可以采用波形重建技术，推算出高压侧的原 始波形。近年来，数字记录仪在高电压冲击测量中得到 日益广泛的应用，由于其分辨率高，在变压器的冲击示 伤试验中，用它可做出较好的判断。
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