highvoltage measurements
简介
高电压技术领域内电压、电流的峰值及其波形的测量。为此需研究测量高电压及大电流的方法和装置、仪器、仪表等的技术。对高电压测量的基本要求是安全、可靠和准确。在高压变电所里高电压和大电流的测量，主要是采用电压互感器和电流互感器。在高电压实验室或实验基地里，所采用的测量方法可分为直接测量法(例如使用测量球隙、静电电压表等方法)和间接测量法(例如使用以分压器作为转换装置、以数字存储示波器作为终端装置所组成的测量系统)。所使用的测量仪器的类型，可分为模拟式和数字式两类，现已基本上采用了后者。此外，还采用了光电测量系统进行高电压和大电流的测量。高电压测量的基本内容包括：交流高电压测量、直流高电压测量、冲击高电压测量及冲击大电流测量等。
中国国家标准的有关规定 中国国家标准及IEC60-2文件(1994年第二版)把高电压测量系统分为两类：认可的测量系统和标准测量系统。后者是指具有足够准确度和稳定性的测量系统，在进行同时比对的测量中，它被用来认可其他测量系统。上述标准规定了不同种类认可的测量系统，在一定测量条件下的不确定度。譬如规定了测量交流试验电压的峰值或有效值，测量直流试验电压的算术平均值，测量雷电冲击电压(全波)或操作冲击电压及冲击电流的峰值的总不确定度均在±3%范围内，其转换装置等的刻度因数稳定性为±1%。对于标准测量系统，则要求对上述各测量值的测量总不确定度在±1%范围内，测量系统刻度因数的不确定度应在±0.5%范围内。
交流高电压测量 测量峰值或有效值。除可用高压静电电压表或测量球隙分别直接测量其有效值和峰值外，普遍使用电容分压器并配以低压表计或仪器进行交流高电压的测量。分压器低压臂接低压静电电压表或峰值电压表，可分别测量电压的有效值或峰值。低压臂并接数字存储示波器可同时测量波形及有效值和峰值，并验证波形是否符合标准。
直流高电压测量 通常是测量电压的算术平均值。应用示波器测量波形，并验证其纹波幅值在标准允许范围之内。因平均值与有效值相差很小，可用高压静电电压表直接测量其平均值，也可用中国国家标准规定的棒—棒放电间隙测量峰值电压。更普遍使用的是以电阻分压器和低压静电电压表或其他高输入阻抗的仪器、仪表相组合来测量电压的算术平均值及波形。也常用高欧姆电阻器与微安表相串联来测量直流高电压的平均值。上述两种方式都需要有一个能在高电压下稳定工作的高欧姆电阻器R1。R1由许多个电阻元件R串联而成(见图)。图中FV是放电管或稳压器，用于防止低压部分(虚线框内)出现过电压;I1一般选为1mA。在测量纹波、瞬态电压或电压稳定性时，测量装置的响应特性应符合要求。
测量直流高电压的原理接线图
(a)电阻分压器;(b)高欧姆电阻器串联微安表
冲击高电压测量 测量峰值和波形。中国国家标准规定了测量冲击波形时间参数的总不确定度的要求，对认可的测量系统应在±10%范围内;对标准的测量系统应在±5%范围内。用分压器和峰值电压表相配合，可测量电压峰值;用分压器和数字存储示波器相配合，可同时测得波形和峰值。分压器可根据不同的条件，选用电阻分压器、电容分压器或阻尼型电容分压器(即阻容串联分压器)等。测量雷电冲击高电压的分压器需满足较高的响应特性的要求。
冲击大电流测量 测量峰值和波形。一般用分流器或罗戈夫斯基线圈经积分器接峰值电压表或示波器来测量峰值或波形及峰值。