高压电压测量系统(高压电压表)讲义

高压电压测量系统（高压电压表）讲义
在高压试验中，高压电压测量系统（高压电压表）是一种常用的测量装置，高压试验中为了保证高压电压的准确，在高压试验装置的输出往往要接一块高压电压表来监测高压试验装置输出的电压，保证加在被试品两端的电压满足试验要求。

所以，高压电压测量系统（高压电压表）在高压试验工作中起到相当重要的作用。

这一讲主要介绍高压电压测量系统（高压电压表）的分类、测量工作原理、使用维护、技术要求、使用注意事项。

第一节分类和区别
一、高压电压测量系统（高压电压表）的分类
高压电压测量系统（高压电压表）共分为6类模式：
1、高压静电电压表；
2、电阻器与微安表串联组成的测量系统；
3、电阻分压器与电压表组成的测量系统；
4、高压电压互感器与电压表组成的测量系统；
5、电容分压器与电压表组成的测量系统；
6、阻容分压器与电压表组成的测量系统。

二、高压电压测量系统（高压电压表）的区别
1、高压静电电压表
高压静电电压表可以直接测出高压侧的交流电压或直流电压，比较直观；同时通过改变静电电压表两电极间的距离，可以改变静电电压表测量电压的范围；静电电压表两电极间的电容量很小（在
10pF-30pF），对地阻抗很大，测量时几乎不改变被测量部位的电压，所以静电电压表也是测量感应电压的最佳仪表。

由于静电电压表两电极间的绝缘介质是空气，在实际测量过程中受环境的影响很大，它的测量准确度等级无法做高，一般在引用误差1.0级－1.5级。

2、电阻器与微安表串联组成的测量系统
电阻器与微安表串联组成的测量系统主要用在直流电压测量，由于电阻器在电压比较高测量时，对电阻器的容量要求比较高，而大容量的电阻器的阻值准确度都比较低，导致这类测量系统的准确度都不高；由于高压电阻器是经过微安表与地连接，当微安表出现故障时（测量回路断开），高压电阻器的末端就直接带高压，所以这类测量系统存在着很大的安全隐患，在80年代末期开始就不再使用。

3、电阻分压器与电压表组成的测量系统：
电阻分压器与电压表组成的测量系统主要用在交流电压和直流电压测量，该测量系统主要取决于每个单元电阻器的稳定性和温度系数以及电压表的测量准确度，当电阻器与电压表准确度都比较高时，这类测量系统的准确度可以达到0.01级或着更高（这是指直流电压测量），由于分布参数的影响交流电压的测量准确度无法做的很高。

电阻分压器测量系统是直接接地，电压表只是从低端电阻取样，通过分压系数换算至高压电压，所以这类测量系统安全性能比较好。

4、高压电压互感器与电压表组成的测量系统：
高压电压互感器与电压表组成的测量系统主要用在交流电压测量，这类测量系统主要取决于电压互感器和电压表的测量准确度，测
量系统的准确度可以达到0.01级，但是受电压互感器绝缘结构的限制，电压等级无法与分压器比。

由于电压互感器测量时高压线圈一端必须接地，电压表从二次端取电压信号，通过互感器变比换算到高压侧电压，所以这类测量系统安全性能比较好。

5、电容分压器与电压表组成的测量系统：
电容分压器与电压表组成的测量系统主要用在交流电压测量，这类测量系统主要取决于电容单元的耐电强度和电压表的测量准确度，由于受环境条件和分布参数的影响，测量系统的准确度只能达到0.5级，但这类测量系统电压等级可以按要求做得很高，频率响应比较好，可以用于异频测量。

电容分压器测量系统是直接接地系统，电压表只是从低端电容取样，通过分压系数换算至高压电压，所以这类测量系统安全性能比较好。

6、阻容分压器与电压表组成的测量系统：
阻容分压器与电压表组成的测量系统主要用在交流电压和直流电压测量，该测量系统主要取决于每个单元电阻器的稳定性及温度系数和每个单元电容器的耐电强度以及电压表的测量准确度，受电阻器和电容器元件的影响测量系统的准确度只能达到0.1级，但电压等级可以按要求做得很高。

由于每个单元的阻抗必须匹配，这类测量系统是在固定频率下进行设计，它只适用于一个频率下测量为最佳状态。

所以这类测量系统在工频下测量为最佳。

阻容分压器测量系统是直接接地系统，电压表只是从低端电容取样，通过分压系数换算至高压电压，所以这类测量系统安全性能比较好。

第二节测量工作原理
这节主要讲解各类测量系统的测量工作原理：
一、高压静电电压表测量工作原理
高压静电电压表的测量工作原理：在电场电动力作用下移动动电极位置，使动电极所带的镜片随动电极的位置改变而改变光亮点的角度，反映在静电电压表表尺上是光点的变化。

这类测量系统适用与交直流电压测量。

二、电阻器与微安表串联组成的测量系统
电阻器与微安表串联组成的测量系统测量工作原理：被测高压通过电阻接地，在电阻与地之间串接一块电流表，电压是电流与电阻的乘积，即：U=I×R；这类测量系统适用与直流电压测量。

三、电阻分压器与电压表组成的测量系统
电阻分压器与电压表组成的测量系统工作原理：被测高压通过电阻分压器接地，在分压器的低端电阻臂接一块电压表，适用与交直流电压测量。

由于交流有分布参数的影响，这类测量系统在交流测量中误差较大，所以，主要用于直流电压测量中。

R1 R1 R2
电压互感器
电压表
图1电阻分压器与电压表组成的测量系统图2电压互感器与电压表组成的测量系统
四、 高压电压互感器与电压表组成的测量系统
高压电压互感器与电压表组成的测量系统工作原理：被测高压通过电压互感器转换，在电压互感器的二次产生一个与高压侧电压成一定比例关系的低电压，经电压表测量，将电压表测量值与互感器电压比的乘积计算出高压侧实际电压值。

这类测量系统适用与交流电压测量。

五、 电容分压器与电压表组成的测量系统
电容分压器与电压表组成的测量系统工作原理：电容分压器由电容元件组成，被测高压通过电容分压器的转换，将高电压变成低电压，电压表在靠近接地部位取电压测量，将电压表的测量值与分压器电压比的乘积计算出高压侧实际电压值。

由于电容在直流电压下是隔离直流的，所以这类测量系统无法测量直流电压，只适用与交流电压测量。

C2C1C1
C2C1C1
图3电容分压器与电压表组成的测量系统 图4阻容分压器与电压表组成的测量系统
六、 阻容分压器与电压表组成的测量系统 阻容分压器与电压表组成的测量系统工作原理：阻容分压器是由电阻和电容元件并联组成，被测高压通过阻容分压器的转换，将高电压变成低电压，电压表在靠近接地部位取电压测量，将电压表的测量
值与分压器电压比的乘积计算出高压侧实际电压值。

由于有电阻元件并联再电容元件上，当测量直流电压时电容元件虽然隔直，但电阻元件仍能通过直流电流在电阻上产生电压降，而在交流电压下有电容元件的参与使分压器对地分布参数得到相对固定，所以这类测量系统适用与交直流电压的测量。

目前系统内使用比较频繁的高压测量系统是：阻容分压器与电压表组成的测量系统和电容分压器与电压表组成的测量系统，这两种测量系统中阻容分压器与电压表组成的测量系统主要用在直流耐压试验和工频耐压试验工作中，电容分压器与电压表组成的测量系统主要用在异频耐压（谐振电压测量）试验工作中。

其次是电阻分压器与电压表组成的测量系统和高压电压互感器与电压表组成的测量系统。

第三节高压测量系统技术条件
1、外观、标志及功能操作
外观应完好且标志清晰，系统各组件的外表面应文字清晰、整洁，无划痕、碰伤、锈蚀、油漆不均匀、油漆流迹等有损产品形象的缺陷。

功能键操作应灵活自如。

2、测量不确定度分级
a)直流：0.1％，0.2％，0.5％，1％，3％；
b)平均值：1％，3％；
c)有效值：1％，3％；
d)峰值：2％，5％。

3、测量稳定性
a)当电源波动、位置移动或温度变化等在规定使用范围内时，应不影响系统测量的不确定度；
b)当被测电压无变化时，指示或记录仪器的读数应无漂移；
c)连续使用，应不影响测量不确定度。

4、线性度
在系统的被认可电压范围内的最大值和最小值以及其间三个大致等分值下测量转换装置的刻度因素，测得值的变化不应超过其平均值的 1％。

5、分压器耐压水平
高压臂耐受电压为1.1倍的额定电压，时间1min，低压臂耐受电压为500V ，时间1 min，无击穿。

第四节高压测量系统验收方法
1、外观、标志及功能操作
用眼睛直接观察外观和标志（主要是检查仪器铭牌和箱体）是否符合标准的要求；然后将仪器开机，检查高压测量系统的操作功能机构和显示装置工作是否正常
2、绝缘电阻检查
用500V绝缘电阻表测量电源输入端对表头接地螺丝的绝缘电阻，电源输入端对表头接地螺丝的绝缘电阻应大于2MΩ。

3、分压器耐压试验
高压测量系统高压端及地之间施加1.1倍额定电压，时间1min，无击穿。

4、测量刻度因数校验
5、稳定性试验
6、线性度试验
高压测量系统验收方法中1、2、3项用户可以自己验收，4、5、6项由于各单位没有配置高压测量系统的校准装置，所以这3项内容的验收工作在浙江省电力试验研究院计量中心校准时进行。

第五节现场试验时的注意事项
1、高压测量系统分压器应可靠接地；
2、表计要可靠接地；
3、分压器与电压表的连线要固定，不要随意增减，引线长度改变
较多时，应进行检测后再使用；
4、测量系统在实际使用时的接线方式：直流试验时接电源侧，交
流试验时接试品侧。

5、高压引线应大于90度。