『壹』 電壓及其測量
高電壓測量裝置high voltages measurement devices
g00d舊nyo Cel一ong Zhuongzh， 離電壓側且裝t(high voltages measurement devices)用於高電壓實臉室測t高電壓參數的 裝工。通常可分為兩類:一類是直接測t高電壓的儀器 或裝t，另一類是通過某些中間環節將高電壓轉換成 低電壓，並以低電壓側試儀器儀表進行側t的裝t。不 同的裝里可分別用於測t直流、交流和沖擊電壓的電 壓值和波形。國際電工委員會(I EC)和中國國家標准 都規定了高電壓側且裝t的側t不確定度應不大於士 3%。常用的裝里有:測t球隙或棒間隙，高壓靜電電 壓表，以及由互感器、側盤用高阻抗元件、分壓器等中 間環節和低壓側試單元組成的高壓側t系統. 洲t球陳或棒間賺測t球隙是一對直徑相同的 金屬球。由於均勻電場空氣間隙的放電電壓與間隙距 離有一確定的關系，根據球徑和球距的大小即可查知 被測電壓的峰值。球隙可測定交流電壓和沖擊電壓的 峰值，以及直流電壓的最大值。現行標准中，球徑最大 的Zm球晾可側的最高電壓為ZMV。當球隙的結構 和布!符合有關標準的規定時，用它側t交流和沖擊 電壓的不確定度為土3%，而側t直流電壓不確定度為 士5%。棒間隙由一對截面為方形的金屬棒組成.中國 和IEC標准都推薦使用棒間隙側t直流電壓，其不確 定度為士2%。使用球間隙或棒間隙側t離電壓時，應 進行相應的空氣密度修正。 .電電壓裹利用相對的兩個電極之間作用的電 場力來側t電壓的儀表。它主要由一對金屬板電極和 指示系統組成。當被側電壓加到電極上時，電極間的靜 電場力與電壓成正比，測出這個力的大小或電極位t 的偏移就可得出施加在電極上的電壓值.靜電電壓表 可側量交流電壓的有效值和直流電壓的平均值，不能 測量沖擊電壓的峰值。實驗室中常用的高壓靜電電壓 表需用其它側量裝置進行校準和刻度，不確定度為士 (l~3)%。還有一種絕對靜電電壓表，它是通過側t電 極間的作用力，再根據極間距離和極板面積直接計算 出被淵電壓值，無需用其它表計來校準。現有最高量程 達笑核275kV、不確定度達0.01%的絕對靜電電壓表。靜 電電壓表可以單獨使用，與分壓器組合起來後，還能擴 大測t范圍。 電壓互感.可在其二次側配t低壓電壓表，只 能用於交流電壓有效值的側量。 側t用離限抗一種用於側量並能承受全部被側 電壓的高阻抗元件。它與電流表申聯組成商電壓測t 系統，從已知的阻抗值以及側得的電流值即可算出被 測電壓值。側量直流電壓的高阻抗元件為電阻器，側t 交流電壓時用電容器。 電阻器它與直流電流表申聯組成直流高壓測t 系統，用於直流電壓平均值的側量。一般按全電壓下流 過的電流不小於0.5 mA來選擇電阻器的阻值.電阻 器的阻值應穩定不變。該系統的貴程可從數千伏到數 百萬伏。當側量較高電壓時，其頂部應有屏蔽，避免電 暈放電造成側量上的附加誤差。 電容器將電容器和整流電路申聯接於被測電壓 的兩端，通過測量流經電容器的電流的平均值可以得 出被測交流電壓的峰值。該電容器性能應穩定，損耗要 小。IEC和中國國家標准都規定交流電壓的峰值除以 丫萬，作為衡量電介質短時擊穿強度的尺度，因而這 種側t迴路在介質擊穿或耐受試驗中得到廣泛的應用。 分壓.由兩個(組)特性相同的阻抗元件(電阻 器、電容器或電阻一電容元件的組合)申聯組成.與高 壓端相連接的元件稱為高壓臂，與接地端相連接的元 件稱為低壓臂。高壓臂與低壓臂遲升敗阻抗值之和與低壓臂 阻抗值的比值稱為分壓比。測出低壓臂上的電壓，乘以 分壓比即可求出高壓端的電壓值。標准規定，分壓器的 分壓比不確定度不得大於士1緯，並對應於被測電壓的 類型應具有一定的響應特性。分壓器按用途不同可分 為直流分壓器，交流分壓器和沖擊電壓分壓器三種，按 元件類型不同可分為電阻式、電容式和阻容式三種。 直流分壓器由兩個(組)電阻元件構成、用於側 t直流電壓的裝!。 交流分壓器有電阻式、電容式兩類。電阻式分壓 器由無感電阻構成，只適合於測量頻率不高、幅值為幾 十千伏以下的交流電壓。電容式分壓器由電容元件構 成，它基本上不消耗功率，可用於較高電壓的測量，應 用較為廣泛，測量電壓的范圍從數千伏直至數百萬伏. 沖碼顫擊分壓器沖擊電壓是一種變化快，諧波分t 多的非周期脈沖電壓，為准確地測定其波形和幅值，要 求沖擊分壓器具有良好的響應特性。沖擊分壓器的類 型有電阻式、電容式和阻容混合式三種。電阻式由無感 電阻元件構成，一般用於測量幅值不超過ZMV的霄 電沖擊電壓。低阻值小尺寸的電阻分壓器具有良好的 響應特性，還可以作為檢驗其它分壓器的基準，也適用 於沖擊過電壓的測量。電容式的由若干電容元件申聯 構成，適合於波前較緩的沖擊電壓測量.阻容混合式的 由無感電阻和電容元件組成，又分為串聯式和並聯式 兩種.串聯式也稱為阻尼型分壓器，其串聯電阻分配在 每個電容器中，又分為高阻尼和低阻尼兩種。高阻尼分 壓器只能當作分壓器使用，不能兼作沖擊電壓發生器 的負荷電容;低阻尼分壓器屬通用型，可測量雷電沖擊 全波，截波和操作沖擊波，還可以測量交流電壓，並可 兼作沖擊電壓發生器的負荷電容，應用較為廣泛。 低電壓側t儀份和儀裹可分為兩類:一類是測 量穩態電壓(交流和直流電壓)的標准電工儀表和通用 示波器等，另一類是測量暫態量(如沖擊電壓)的沖擊 示波器，沖擊峰值電壓表和數字記錄儀等。 沖擊示波器一種能與沖擊信號同步觸發的單次 掃描的顯示儀器，具有性能穩定，屏蔽良好，記錄速度 高的特點。 沖擊峰值電壓表一種用於記錄沖擊電壓峰值的 儀器，具有屏蔽良好，性能穩定的特點。 數字記錄儀一種將模擬信號轉換成數字t信號 的測量儀表，也稱為暫態記錄儀，帶有內顯示屏幕的則 可稱為數字式示波器。現在的數字記錄儀均設有數據 中心處理單元和較大內存，可適時顯示被測信號，給出 波形的特徵參數和進行有關的數字運算。在高壓沖擊 測量中還可以採用波形重建技術，推算出高壓側的原 始波形。近年來，數字記錄儀在高電壓沖擊測量中得到 日益廣泛的應用，由於其解析度高，在變壓器的沖擊示 傷試驗中，用它可做出較好的判斷。
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