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淺談交流高電壓的測量方法
電力運行部門測量交流高電壓，是通過電壓互感器和電壓表來實現的，下面是小編搜集整理的一篇探究交流高電壓測量方法的論文范文，供大家閱讀查看。
【摘要】 高電壓的測量在工業領域，尤其在電力系統方面經常遇到，但有時所要測量的高電壓常常比現有電壓互感器的額定電壓高許多，本文正是針對此類問題分析比較其他測量高電壓的常用方法。
關鍵詞：高電壓 高電壓測量
電力運行部門測量交流高電壓，是通過電壓互感器和電壓表來實現的。把電壓互感器的高壓邊接到被測電壓，低壓邊跨接一塊電壓表，把電壓表讀數乘上電壓互感器的變比。就可得被測電壓值。但這種方法在高電壓實驗室中用得不多，因為高電壓實驗室中所要測的電壓常常比現有電壓互感器的額定電壓高許多，特制一個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，所以來用別的方法來測量交流高電壓。在高壓實驗室中用來測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.球隙測量
1.球隙測量原理
球隙法測量高電壓是試驗室比較常用的方法之一。空氣在一定電場強度下，才能發生碰撞游離。均勻電場下空氣間隙的放電電壓與間隙距離具有―定的關系。可以利用間隙放電來測量電壓，但絕對的均勻電場是不易做到的，只能做到接近于均勻電場。測量球隙是由一對相同直徑的金屬球所構成。加壓時，球隙間形成稍不均勻電場。當其余條件相同時，球間隙在大氣中的擊穿電壓決定于球間隙的距離。對一定球徑，間隙中的電場隨距離的增長而越來越不均勻。被測電壓越高、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。出于測量球并不是處在無限大空間里，而是有外物及大地對球間電場發生影響，所以很難用靜電場理論來計算球間的電場強度和擊穿電壓，因此測量球隙的放電電壓主要
靠試驗來決定的。
2.球隙測量特點
我們對測量球隙作為一種高電壓測量方法的優缺點進行比較。其優點是：
(1) 可以測量穩態高電壓和沖擊電壓的幅值，幾乎是直接測量超高壓的唯一設備。
(2) 結構簡單，容易自制或購買，不易損壞。
(3) 有一定的準確度，測量交流及沖擊電壓時準確度在 3%以內。
球隙測量法的缺點是：
(1) 測量時必須放電，放電時將破壞穩定狀態可能引起過電壓。
(2) 氣體放電有統計性，數據分散，必須取多次放電數據的平均值，為防止游離氣體的影響，每次放電間隔不得過小.且升壓過程中的升壓速度應較緩慢，使低壓表計也球隙放電瞬間能準確讀數，測量較費時間。
(3) 實際使用中.測量穩態電壓要作校訂曲線，測量沖擊電壓要用50%放電電壓法，手續都較麻煩。
(4) 要校訂大氣條件。
(5) 被測電壓越高，球徑越大，目前已有用到直徑為3m的銅球，不僅本身越來越笨重，而且影響建筑尺寸。
(6) 一般來說測量球隙不宜使用于室外，實踐證明，出于強氣流以及灰塵、砂土、纖維和高濕度的影響，球隙法在室外使用時常會產生異常放電。
二 靜電壓表法測量
1.靜電壓表法測量原理
靜電壓表法測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，電極就會受到靜電機械力的作用，測量此靜電力的大小或是由靜電力產生的某一極板的偏移(或是偏轉)就能夠反映所加電荷的大小。
靜電電壓表有兩種類型，一種是絕對靜電電壓表，另一種是非絕對的靜電電壓表，由于絕對靜電電壓表結構和應用都非常復雜。在工程上應用較多的還是構造相對簡單的非絕對靜電電壓表，其測量不確定度為1%～3%。量程可達1000KV。此種測量表測量時可動電極有位移。可動電極移動時，張絲所產生的扭矩或是彈簧的彈力產生了反力矩，當反力矩和靜電場的力矩相平衡時，可動電極的位移達到一個穩定值。與可動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電壓的數值。靜電電壓表從電路中吸取的功率相當小，當測量交流電壓時，表計通過的電容電流的多少決定于被測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阻抗極大。通常還可以把它接到分壓器上來擴大其電壓量程，目前國內已生產有250～500kV的靜電電壓表。
2.靜電壓表法測量特點
靜電電壓表的優點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量也存在著明顯的缺點：
(1) 容易受到外界電場的干擾，同時靜電電壓表不能在有風的環境中使用，否則活動電極會被風吹動，造成較大的測量誤差。
(2) 靜電電壓表的準確等級通常在1.5級左右，有一定的測量誤差。若其安放位置或高壓引線的路徑處置不當，往往會造成顯著的誤差，另外它攜帶不方便。否則活動電極會被風吹動，造成較大的測量誤差。所以一般被用于實驗室里測量100～250kV及以下的電壓。
三 分壓器測量法
1.分壓器測量原理
分壓器是一種將高電壓波形轉換成低電壓波形的轉換裝置，它由高壓臂和低壓臂組成。輸入電壓加在整個裝置上，而輸出電壓則取自低壓臂。通過分壓器可以解決低壓儀器測量高壓峰值以及波形的問題。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。例如在工頻耐壓試驗很多時候電壓會很高，在使用電阻分壓器和阻容分壓器時會產生雜散電容，影響測量的精度，同時電阻分壓器在工頻耐壓試驗中會消耗很多功率，所以在工頻耐壓試驗中，往往用到的分壓器是電容分壓器。用電容分壓器測量高電壓的原理是，將被測電壓通過串聯的電容分壓器進行分壓，測出其中低阻抗電容器上的電壓，再用分壓比算出被測電壓，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，測量儀表接在C2兩端，可以用高阻抗的交流電壓表或靜電電壓表測量電壓的有效值，也可以用峰值表測量電壓的峰值;還可以用示波器觀察波形和測量電壓的峰值。R為并聯在C2上的一個高電阻，可以用它防止C2在加壓前或加壓后所存在的殘余電壓。假定被測電壓為U，C2兩端電壓為U2，根據電流連續性原理
2.分壓器測量基本要求
對于分壓器，一般有以下的基本要求：
(1) 分壓器接入被測電路基本不影響被測電壓的幅值和波形。
(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引起分壓比的變化。
(3) 由分壓器低壓臂所測得的電壓波形與被測電壓波形相同，分壓比在一定的頻帶范圍內應與被測電壓的頻率和幅值無關。
(4) 分壓比與大氣條件基本無關。
(5) 分壓器中應無電暈及絕緣之泄漏電流，或者說即使有極微量的電暈和泄漏，它們應對分壓比的影響很小。
(6) 分壓器應采取適當的屏蔽措施，使它的測量結果基本上或完全不受周圍環境的影響。
四 小結
高電壓的測量方法還有很多，如利用整流電容電流測量交流高電壓的峰值，利用整流充電電壓測量交流高電壓峰值等等。我們應該根據不同工程項目的特點選擇最合適的測量方法。
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