淺談交流高電壓的測(cè)量方法
電力運(yùn)行部門(mén)測(cè)量交流高電壓，是通過(guò)電壓互感器和電壓表來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下面是小編搜集整理的一篇探究交流高電壓測(cè)量方法的論文范文，供大家閱讀查看。
【摘要】 高電壓的測(cè)量在工業(yè)領(lǐng)域，尤其在電力系統(tǒng)方面經(jīng)常遇到，但有時(shí)所要測(cè)量的高電壓常常比現(xiàn)有電壓互感器的額定電壓高許多，本文正是針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題分析比較其他測(cè)量高電壓的常用方法。
關(guān)鍵詞：高電壓 高電壓測(cè)量
電力運(yùn)行部門(mén)測(cè)量交流高電壓，是通過(guò)電壓互感器和電壓表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。把電壓互感器的高壓邊接到被測(cè)電壓，低壓邊跨接一塊電壓表，把電壓表讀數(shù)乘上電壓互感器的變比。就可得被測(cè)電壓值。但這種方法在高電壓實(shí)驗(yàn)室中用得不多，因?yàn)楦唠妷簩?shí)驗(yàn)室中所要測(cè)的電壓常常比現(xiàn)有電壓互感器的額定電壓高許多，特制一個(gè)超高壓的電壓互感器比較昂貴，而且很高電壓的互感器也比較笨重，所以來(lái)用別的方法來(lái)測(cè)量交流高電壓。在高壓實(shí)驗(yàn)室中用來(lái)測(cè)量交流高電壓的方法很多，目前最常用的有下列幾種方法：
一.球隙測(cè)量
1.球隙測(cè)量原理
球隙法測(cè)量高電壓是試驗(yàn)室比較常用的方法之一�？諝庠谝欢妶�(chǎng)強(qiáng)度下，才能發(fā)生碰撞游離。均勻電場(chǎng)下空氣間隙的放電電壓與間隙距離具有―定的關(guān)系�？梢岳瞄g隙放電來(lái)測(cè)量電壓，但絕對(duì)的均勻電場(chǎng)是不易做到的，只能做到接近于均勻電場(chǎng)。測(cè)量球隙是由一對(duì)相同直徑的金屬球所構(gòu)成。加壓時(shí)，球隙間形成稍不均勻電場(chǎng)。當(dāng)其余條件相同時(shí)，球間隙在大氣中的擊穿電壓決定于球間隙的距離。對(duì)一定球徑，間隙中的電場(chǎng)隨距離的增長(zhǎng)而越來(lái)越不均勻。被測(cè)電壓越高、間隙距離越大。要求球徑也越大.這樣才能保持稍不均勻電場(chǎng)。出于測(cè)量球并不是處在無(wú)限大空間里，而是有外物及大地對(duì)球間電場(chǎng)發(fā)生影響，所以很難用靜電場(chǎng)理論來(lái)計(jì)算球間的電場(chǎng)強(qiáng)度和擊穿電壓，因此測(cè)量球隙的放電電壓主要
靠試驗(yàn)來(lái)決定的。
2.球隙測(cè)量特點(diǎn)
我們對(duì)測(cè)量球隙作為一種高電壓測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。其優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 可以測(cè)量穩(wěn)態(tài)高電壓和沖擊電壓的幅值，幾乎是直接測(cè)量超高壓的唯一設(shè)備。
(2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易自制或購(gòu)買(mǎi)，不易損壞。
(3) 有一定的準(zhǔn)確度，測(cè)量交流及沖擊電壓時(shí)準(zhǔn)確度在 3%以內(nèi)。
球隙測(cè)量法的缺點(diǎn)是：
(1) 測(cè)量時(shí)必須放電，放電時(shí)將破壞穩(wěn)定狀態(tài)可能引起過(guò)電壓。
(2) 氣體放電有統(tǒng)計(jì)性，數(shù)據(jù)分散，必須取多次放電數(shù)據(jù)的平均值，為防止游離氣體的影響，每次放電間隔不得過(guò)小.且升壓過(guò)程中的升壓速度應(yīng)較緩慢，使低壓表計(jì)也球隙放電瞬間能準(zhǔn)確讀數(shù)，測(cè)量較費(fèi)時(shí)間。
(3) 實(shí)際使用中.測(cè)量穩(wěn)態(tài)電壓要作校訂曲線，測(cè)量沖擊電壓要用50%放電電壓法，手續(xù)都較麻煩。
(4) 要校訂大氣條件。
(5) 被測(cè)電壓越高，球徑越大，目前已有用到直徑為3m的銅球，不僅本身越來(lái)越笨重，而且影響建筑尺寸。
(6) 一般來(lái)說(shuō)測(cè)量球隙不宜使用于室外，實(shí)踐證明，出于強(qiáng)氣流以及灰塵、砂土、纖維和高濕度的影響，球隙法在室外使用時(shí)常會(huì)產(chǎn)生異常放電。
二 靜電壓表法測(cè)量
1.靜電壓表法測(cè)量原理
靜電壓表法測(cè)量原理是加電壓于兩電極，由于兩電極上分別充上異性電荷，電極就會(huì)受到靜電機(jī)械力的作用，測(cè)量此靜電力的大小或是由靜電力產(chǎn)生的某一極板的偏移(或是偏轉(zhuǎn))就能夠反映所加電荷的大小。
靜電電壓表有兩種類(lèi)型，一種是絕對(duì)靜電電壓表，另一種是非絕對(duì)的靜電電壓表，由于絕對(duì)靜電電壓表結(jié)構(gòu)和應(yīng)用都非常復(fù)雜。在工程上應(yīng)用較多的還是構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單的非絕對(duì)靜電電壓表，其測(cè)量不確定度為1%～3%。量程可達(dá)1000KV。此種測(cè)量表測(cè)量時(shí)可動(dòng)電極有位移。可動(dòng)電極移動(dòng)時(shí)，張絲所產(chǎn)生的扭矩或是彈簧的彈力產(chǎn)生了反力矩，當(dāng)反力矩和靜電場(chǎng)的力矩相平衡時(shí)，可動(dòng)電極的位移達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。與可動(dòng)電極相連接在一起的`指針或反射光線的小鏡子就指出了被測(cè)電壓的數(shù)值。靜電電壓表從電路中吸取的功率相當(dāng)小，當(dāng)測(cè)量交流電壓時(shí)，表計(jì)通過(guò)的電容電流的多少?zèng)Q定于被測(cè)電壓頻率的高低以及儀器本身電容的大小，由于儀表的電容一般僅有幾皮法到幾十皮法，所以吸取的功率十分的微小，因此靜電電壓表的內(nèi)阻抗極大。通常還可以把它接到分壓器上來(lái)擴(kuò)大其電壓量程，目前國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)有250～500kV的靜電電壓表。
2.靜電壓表法測(cè)量特點(diǎn)
靜電電壓表的優(yōu)點(diǎn)是它基本上不從電路里吸取功率，或是只吸取極小量的功率。但是靜電電壓表的測(cè)量也存在著明顯的缺點(diǎn)：
(1) 容易受到外界電場(chǎng)的干擾，同時(shí)靜電電壓表不能在有風(fēng)的環(huán)境中使用，否則活動(dòng)電極會(huì)被風(fēng)吹動(dòng)，造成較大的測(cè)量誤差。
(2) 靜電電壓表的準(zhǔn)確等級(jí)通常在1.5級(jí)左右，有一定的測(cè)量誤差。若其安放位置或高壓引線的路徑處置不當(dāng)，往往會(huì)造成顯著的誤差，另外它攜帶不方便。否則活動(dòng)電極會(huì)被風(fēng)吹動(dòng)，造成較大的測(cè)量誤差。所以一般被用于實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量100～250kV及以下的電壓。
三 分壓器測(cè)量法
1.分壓器測(cè)量原理
分壓器是一種將高電壓波形轉(zhuǎn)換成低電壓波形的轉(zhuǎn)換裝置，它由高壓臂和低壓臂組成。輸入電壓加在整個(gè)裝置上，而輸出電壓則取自低壓臂。通過(guò)分壓器可以解決低壓儀器測(cè)量高壓峰值以及波形的問(wèn)題。分壓器可以分為電阻分壓器如圖1所示，電容分壓器如圖2所示，阻容分壓器，各種分容器都有自身的特點(diǎn)。例如在工頻耐壓試驗(yàn)很多時(shí)候電壓會(huì)很高，在使用電阻分壓器和阻容分壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生雜散電容，影響測(cè)量的精度，同時(shí)電阻分壓器在工頻耐壓試驗(yàn)中會(huì)消耗很多功率，所以在工頻耐壓試驗(yàn)中，往往用到的分壓器是電容分壓器。用電容分壓器測(cè)量高電壓的原理是，將被測(cè)電壓通過(guò)串聯(lián)的電容分壓器進(jìn)行分壓，測(cè)出其中低阻抗電容器上的電壓，再用分壓比算出被測(cè)電壓，如圖2所示，圖中C1、C2分別代表高電壓臂和低電壓臂的電容，測(cè)量?jī)x表接在C2兩端，可以用高阻抗的交流電壓表或靜電電壓表測(cè)量電壓的有效值，也可以用峰值表測(cè)量電壓的峰值;還可以用示波器觀察波形和測(cè)量電壓的峰值。R為并聯(lián)在C2上的一個(gè)高電阻，可以用它防止C2在加壓前或加壓后所存在的殘余電壓。假定被測(cè)電壓為U，C2兩端電壓為U2，根據(jù)電流連續(xù)性原理
2.分壓器測(cè)量基本要求
對(duì)于分壓器，一般有以下的基本要求：
(1) 分壓器接入被測(cè)電路基本不影響被測(cè)電壓的幅值和波形。
(2) 分壓器所消耗的電能不能太大。在一定的冷卻條件下，分壓器消耗的電能所形成的溫升不應(yīng)引起分壓比的變化。
(3) 由分壓器低壓臂所測(cè)得的電壓波形與被測(cè)電壓波形相同，分壓比在一定的頻帶范圍內(nèi)應(yīng)與被測(cè)電壓的頻率和幅值無(wú)關(guān)。
(4) 分壓比與大氣條件基本無(wú)關(guān)。
(5) 分壓器中應(yīng)無(wú)電暈及絕緣之泄漏電流，或者說(shuō)即使有極微量的電暈和泄漏，它們應(yīng)對(duì)分壓比的影響很小。
(6) 分壓器應(yīng)采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧�，使它的測(cè)量結(jié)果基本上或完全不受周?chē)h(huán)境的影響。
四 小結(jié)
高電壓的測(cè)量方法還有很多，如利用整流電容電流測(cè)量交流高電壓的峰值，利用整流充電電壓測(cè)量交流高電壓峰值等等。我們應(yīng)該根據(jù)不同工程項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇最合適的測(cè)量方法。
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