高电压的测量

高电压的测量

一、高电压测量标准与方法概述二、球隙放电法测量高电压

三、高压静电电压表四、峰值表

五、分压器六、光纤传输技术测量高电压

七、测量高电压的示波器八、高电压测量的抗干扰

一、高电压测量标准与方法概述

稳态高电压：主要是指工频交流高压和直流高压。但所述及的测量方法或装置，有的也可用于频率在一定范围以内的高频高压或脉动成分很大的直流高压的测量。

冲击电压：无论是雷电冲击电压或操作冲击电压，均为快速变化或较快速变化的一种电压。测量冲击电压的整个测量系统包括其中的电压转换装置和指示、记录及测量仪器必须具有良好的瞬态响应特性，一些适宜于测量稳态或慢过程（如直流或交流电压）的测量系统不一定适宜于或根本不可能测量冲击电压。冲击电压的测量包括峰值测量和波形记录两个方面。

高电压测量系统

测量系统的定义：有关高电压试验技术的国家标准GB/T 16927.2－1997中，把用来进行高电压或冲击电流测量的整套装置称为测量系统。

测量系统组件：转换装置、转换装置接到试品或电流回路的引线、接地连线、转换装置的输出端接到指示或记录仪器的连接系统，其中包括了所附有的衰减、终端和匹配阻抗或网络、指示或记录仪器及其接到电源的连线。

测量系统的分类：IEC 60－2（1994年版）和国家标准GB/T 16927.2－1997都把测量系统分为两类：

一类叫认可的测量系统（approved measuring system）

一类为标准测量系统（reference measuring system）

后者具有更高的测量准确度，可用以与前者进行比对并加以校准实验室中一般是使用认可的测量系统进行测量工作，这里所叙述到的测量的不确定度的要求，除特殊说明者外，均是指对认可的测量系统的要求。

测量的不确定度（误差）

标准测量系统：在测量交流电压峰值或有效值，或直流电压的算术平均值时，测量总不确定度均应不超过±1%的范围。

认可交流测量系统：要求测量系统在额定频率下测量试验电压峰值或有效值的总不确定度应在±3%范围内。

认可直流测量系统：一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应不超过±3%。测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±10%的纹波幅值或±1%的直流电压平均值。

冲击电压测量系统：

测量冲击全波峰值的总不确定度为±3%范围内测量冲击截波的总不确定度取决于截断时间Tc。当0.5μs≤Tc<2μs时，总不确定度为±5%范围内；当Tc ≥2μs时，总不确定度为±3%范围内。测量冲击波形时间参数（如波前时间、半峰值时间、截断时间等）的总不确定度为±3%范围内。

实验室与电力系统的高电压测量

电力系统：电力运行部门测量交流高电压，是通过电压互

感器和电压表来实现的。用电压互感器测交流电压把电压

互感器的高压边接到被测电压，低压边跨接一块电压表，把

电压表读数乘上电压互感器的变比，就可得被测电压值。

电力系统没有专门的冲击电压测量系统。

实验室：互感器在高电压实验室中用得不多，因为高电压实验室中所要测的电压值常常比现有电压互感器的额定电压高许多，特制一个超高压的电压互感器是比较昂贵的，而且很高电压的互感器也比较笨重，所以采用别的方法来测量交流高电压。

实验室的高电压测量

交流高电压测量：

(1) 利用气体放电测量交流高电压――如测量球隙

(2) 利用静电力测量交流高电压――如静电电压表（(1)、(2)是直接测量法）

(3) 利用整流电容电流测量交流高电压――如峰值电压表

(4) 利用整流充电电压测量交流高电压――如峰值电压表

直流高电压的测量：

用高欧姆电阻串联直流毫安表可以测量直流电压的平均值，是一种比较方便而又常用的测量系统。

冲击高电压的测量：

(1) 球隙法：是直接测量高电压峰值的一种方法。50%

(2) 分压器――峰值电压表：只测峰值，不测波形。事先应验证波形合乎标准，或同时用示波器观测波形。%

(3) 分压器――示波器（或数字记录仪）：可同时测出峰值及波形。在采用数字式示波器或数字记录仪时，可立即获得峰值和时间参数值，并可打印(4) 光电测量法：采用光纤技术的测量法。有的仍需与分压器配合，有的则不须要分压器，测量系统中具有专门的传感器或电容探头。

扩大量程的方法：各种测量仪表的量程是有限度的，常常通过分压器来扩大仪表的量程。即使被测电压的大部分降落在分压器的高压臂上，测量仪表测得的仅是低压臂上的电压降，再乘上分压比，即可得被测电压。

光电测量技术：光纤技术在电工领域中的应用日益广泛。光导纤维本身是绝缘材料，因此光纤技术应用在高电压测量时，可无杂散和电磁干扰的影响，具有很大的优越性。在稳态电压测量时，无频率特性的要求，只要注意选用温度特性良好的光电元件，比较容易满足测量准确度的要求。光电测量高电压需要用其它测量方法加以校正。

二、球隙放电法测量高电压

1. 球间隙放电

2. 交直流高电压的测量

3. 冲击电压的测量

4. 球隙法测量高电压的优缺点

1. 球间隙放电

球隙的结构符合尺寸的球间隙有两种方

式，图中所示是垂直球间隙，另有

水平球间隙（见IEC52出版物）。

测量原理

空气在一定电场强度下，才能发生碰撞游

离。均匀电场下空气间隙的放电电压与间

隙距离具有一定的关系。可以利用间隙放

电来测量电压，但绝对的均匀电场是不易做到的，只能做到接近于均匀电场。测量球隙是由一对相同直径的金属球所构成。加压时，球隙间形成稍不均匀电场。当其余条件相同时，球间隙在大气中的击穿电压决定于球间隙的距离。球间隙击穿电压的确定

由于邻近效应的影响，球间的电场强度和击穿电压很难计算，球隙的放电电