工频高电压击穿的测量仪器及方法

工频高电压的测量方法很多，概括起来可以分为两类，一类是低压侧测量，另一类是高压侧测量。不管用何种方法进行测量，也不论是测量幅值还是有效值，测量误差应不大于3%。

ZJC-100KV高压击穿设备：

1. 低压侧测量

低压侧测量的方法是测量试验变压器低压绕组或测量线圈(试验变压器上配置的供测量电压用的附加线圈)两端的电压，然后按变比换算至高压侧，即得到高压侧的电压。由于电容效应的影响，这种测方法往往存在较大的误差。

进行交流耐压试验时，被试品一般均电容性的，试验变压器在电容性负载下，由于电容电流在线圈上会产生漏抗压降，使变压器高压侧电压发生升高现象，即高于按变比换算的电压，而且低压侧与高压侧之间的电压要发生相角差，如果试品的容抗一旦与试验变压器的漏抗发生串联电压谐振，则电压升高现象更为显著。

从电机学中知，变压器的简化等值电路如图3-15所示。电路中r是变压器电阻，x_L是变压器漏抗，C_X为被试品电容。这样，电路就成为一简单的R—L—C串联回路。显然，由于C_X上的电压和x_L上的电压相位差180°如图3-16所示，可以看出被试品上电压U_CX会比电源电压U₁高。由于电容效应的存在，就要求直接在被试品两端测量电压。

2.高压侧测量

在被测的量较高，不能直接用指示仪表测量时，通常广泛采用电容分压器配低压仪表测量，在测量时应对其变比予以校准。

测量交流高压时常采用电容分压器，它由高压臂电容C₂和低压臂电容C₂串联而成，如图3-17所示。为了防止外电场对测量电路的影响，通常用高频同轴电缆来传输被测量的电压信号。该电缆的电容应计入低压臂的电容量C₂中。

为了保证测量的准确度，测量仪表在被测电压频率下的阻抗应足够大，至少要比分压器低压臂的阻抗大几百倍。为此最好用高阻抗的静电式仪表或电子式仪表。若略去杂散电容的影响不计，电容分压器的分压比为

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分压器高压臂对地杂散电容C_E和对高压端杂散电容C_L的存在，会在一定程度上影响其分压比。不过只要周围环境不变，这种影响就是固定的，不随被测电压的幅值、频率、波形或大气条件等因素而变。所以，对一定的环境，只要一次准确地测出电容分压器的分压比，则此分压比可适用于各种工频高压的测量。

此外还可用球隙测量工频高压，球间隙装置简单，能直接测出被测的量，有足够的准确度（误差不超过±3%)。所以在高压测量中应用得非常普遍。我国GB/T311.6-2005高电压测量标准空气间隙标准把球隙作为测量工频高压的基本设备。

球隙测量高压的缺点：一是通过放电才能进行测量，由于气体放电的分散性，一般需要几次放电才能获得较准确的数值。放电使高压回路突然短路，对设备和试品都不利。二是影响气体放电的因素较多，掌握不好不易得到稳定的结果。而且为使测量结果比较准确，要求球隙周围较大的空间内无其他物体，使试验场地面积很大。

利用球间隙测量高压，需要注意的事项有二：一是关于球隙的选择和布置，二是大气条件对放电的影响。

球间隙所构成的为稍不均匀电场时，放电才比较稳定，我们就是利用这一特点来测量高压的。只有当球电极之间的距离与球的直径保持一定的比例时，才构成稍不均匀电场，使放电分散性较小。但是，同样的球电极在测量较高电压时，间隙距离将相应地增加，在测量更高电压时为保持球电极之间仍是稍不均匀电场，就应采用更大直径的球电极。当然，采用过大的球电极使设备费用和试验场地都大大增加也是不恰当的。所以根据被测电压的大小选择合适的球电极，或者对于一定大小的球电极有一合适的使用范围，这是重要的。通常以S/D≤0.75为限。其中S为球电极间距离，D为球电极直径。在S/D≤0.5，且满足其他条件时，能使测量准确度在3%以内。当S/D＞0.75以后，不仅放电分散性增加，而且周围物体对球间隙电场的分布也将有较显著的影响。球电极与被测电压上限的关系可参照高电压试验标准。

除了球电极使用范围之外，对周围物体如地面、增壁、高压引线及其他物体的距离也有一定要求。通常这个距离与球电极直径大小有关。此外对球电极本身结构如球柄直径、表面状况等都有相应规定。

施加电压可以一球加高压，另一球接地，也可以两球对称地施加电压，显然其放电电压是不相同的，详见附录Ⅰ。

球间隙是利用气体介质放电来进行测量的，所以应注意大气条件对测量结果的影响。在附录Ⅰ中所列的球隙放电电压是指标准大气条件下，即大气压力760nmHg(101.3kPa)，周围气温20℃，如果实际测量时大气条件与标准条件不同时，应予以校正。

由于在均匀或稍不均匀电场中，湿度对放电电压的影响不大，因此一般不需校正。

在使用中，通常由球隙放电时的球隙距离，在相应的放电电压表中查出标准大气条件下的放电电压值U₀，同时由试验时的大气条件算出δ值，由此可得实际测量时，球隙的放电电压U=δU₀，该电压即为被测高压值。

此外，球间隙周围空气的污染情况也应注意。如放电前球电极表面沉积的尘埃，将会使放电数值不稳定。为此，除应注意试验场地环境清洁外，在利用球隙进行测量之前，应使球隙放几次电直到放电电压达到稳定值，然后开始正式记录数据，测量一个电压时，应在球隙上连续放电三次，每次间隔时间不得少于1min。以三次放电电压的算术平均值作为球隙放电电压，每个放电电压值与平均值之差不得大于3%等，这些措施都是为了保证测量结果较近于真正的被测电压值。

利用球间隙测量高压时，还须在带电球极与高压引线间串入一个电阻，来限制和削弱球隙放电时由于振荡造成的过电压，并且防止球电极表面被烧坏。该电阻值可取0.1～0.5Ω/V。

球隙放电时，绝大部分高压将降落在保护电阻两端，因此它应有足够长度，以防止发生沿面闪络。电阻一股采用水阻。此保护电阻一般不宜拆除或测量时兼作他用。

球隙除用作测量外，还往往被用来保护设备或试品，不受到过高电压。

在高压试验中球隙常常与测量装置配合使用，以球隙校正分压比。