高压直流电压电流的测量

高压直流电压电流的测量
一．高压直流电流测量
测量方式：
1.霍尔式隔离传感器（磁隔离）
2.直放式LEM传感器
3.平衡式LEM传感器
测量原理：
1.霍尔式隔离传感器（磁隔离）
霍尔效应: 如图所示，在一个N型半导体薄片（霍尔元件）相对两侧面通以控制电流I，在薄片垂直方向加以磁场B，则在半导体两侧面会产生一个大小与
控制电流I和磁场B乘积成正比的电势UH。

即IB
U
K
H
H
这一现象叫做霍尔效应，产生的电势UH叫做霍尔电势，为灵敏度。

当I一定时，UH正比于B。

2.直放式LEM传感器：
在如图所示直放式LEM传感器中存在下列关系：VX∝iX∝LX∝B∝E 该传感器价格便宜，但是存在零点飘移。

目前市场上多为双电源，单电源数量少而且价格高且易发生磁化问题。

4.平衡式LEM传感器:
平衡式LEM传感器自身存在动态平衡，反映速度快，其线性度、灵敏度都比直放式好，且它不受零飘的影响。

如图所示，Bx与Bf相抵消直至E=0。

二．高电压测量
稳态高电压与冲击高电压区别：
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(如直流和交流电压)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。

实验室与电力系统的高电压测量区别：
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
(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。

(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。

球隙放电法测量高电压：
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测量冲击与稳态高电压的区别与联系：
影响因素：球隙测量电压的可靠性，决定于测量结果的分散性。

有两个因素影响放电的分散性：一是球面的尘污，二是球隙间空气游离不充分。

前者使放电电压降低，后者使放电电压升高。

保护电阻：测量交直流电压时球隙必须串有很大阻值的保护电阻来保护球面和防止振荡
冲击放电时间很短，不需要保护球面，而且放电前经过球隙的电容电流较大，如串联电阻过大，会影响测量结果。

但也不能不要串接电阻，因为仍有防止过电压的问题，一般规定串联电阻以不超过500欧姆为宜冲击比：一般间隙的冲击放电电压高于交流和直流的放电电压，冲击比大于1。

因为球隙是个稍不均匀电场，它的伏—秒特性大体上是条水平线，冲击比等于1。

静电电压表测量高电压：
概念与原理：加电压于两个相对的电极，由于两电极上分别充上异性电荷，电极就会受到静电机械力的作用。

测量此静电力的大小，或是测量由静电力所产生的某一极板的偏移(或偏转)来反映所加电压大小的表计称为静电电压表。

适用范围：测量稳态电压有效值。

特点：静电电压表的优点是它基本上不从电路里吸取功率，或是准确地讲只吸取极少量的无功率，用以建立极板中的电场和极板对地的杂散电场。

由于仪表极板的电容一般仅几个到几十个微微法，所以所吸收的功率极小，可以认为静电电压表的内阻抗极大，这是它的最大优点。

稍低一点的额定电压表计，可接到分压器上来扩大其电压量程。

对于波形是纯正的正弦波的高电压来说，用静电电压测量出有效值也就反映出它的峰值。

光纤传输技术测量高电压;
利用光纤传输技术和光学传感器测量高电压，特别是测量冲击高电压，越来越受到人们的重视，因为它具有许多优点
优点：高压和低压测量仪器通过光纤隔离，后者具有很高的绝缘水平而且具有高抗电磁干扰的能力。

在冲击电压的测量中，用光纤取代了同轴电缆传递信号，排除了产生电磁干扰的一个重要环节，有利于通用数字示波器及其它数字化仪器在高电压条件下的测试。

目前光纤传输系统的测量频带已经可以做得很宽，能满足测量准确度的要求
缺点：但与传统的高压分压器或分流器为主要部件的测量系统相比，光电测量系统的稳定性较差。