稳态高电压的测量

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1、高电压的测量1高电压的测量高电压的测量 一、高电压测量标准与方法概述一、高电压测量标准与方法概述二、球隙放电法测量高电压二、球隙放电法测量高电压三、高压静电电压表三、高压静电电压表四、峰值表四、峰值表五、分压器五、分压器六、光纤传输技术测量高电压六、光纤传输技术测量高电压七、测量高电压的示波器七、测量高电压的示波器八、高电压测量的抗干扰八、高电压测量的抗干扰2稳态高电压：稳态高电压：主要是指工频交流高压和直流高压。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一定范围以内的高频

2、高压或脉动成分很大的直流高压的测量。压的测量。冲击电压：冲击电压：无论是雷电冲击电压或操作冲击电压，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。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一些适宜于测量稳态或慢过程( (如直流和交流电压如直流和交流电压) )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

3、测量包括峰值测量和波形记录两个压。冲击电压的测量包括峰值测量和波形记录两个方面。方面。稳态高电压与冲击高电压3高电压测量系统测量系统的定义：测量系统的定义：有关高电压试验技术的国家标有关高电压试验技术的国家标准准GB/T 16927.2GB/T 16927.219971997中，把用来进行高电压或中，把用来进行高电压或冲击电流测量的整套装置称为测量系统。冲击电流测量的整套装置称为测量系统。测量系统组件：测量系统组件：转换装置、转换装置接到试品或转换装置、转换装置接到试品或电流回路的引线、接地连线、转换装置的输出端电流回路的引线、接地连线、转换装置的输出端接到指示或记录仪器的连接系统，其中包括了

4、所接到指示或记录仪器的连接系统，其中包括了所附有的衰减、终端和匹配阻抗或网络、指示或记附有的衰减、终端和匹配阻抗或网络、指示或记录仪器及其接到电源的连线录仪器及其接到电源的连线4测量系统的分类：测量系统的分类：IEC 60IEC 602 2（19941994年版）和国家年版）和国家标准标准GB/T 16927.2GB/T 16927.219971997都把测量系统分为两类都把测量系统分为两类一类叫一类叫认可的测量系统认可的测量系统（approved measuring systemapproved measuring system）一类为一类为标准测量系统标准测量系统（reference me

5、asuring systemreference measuring system）标准测量系统标准测量系统具有更高的测量准确度，可用以具有更高的测量准确度，可用以与前者进行比对并加以校准与前者进行比对并加以校准实验室中一般使用实验室中一般使用认可的测量系统认可的测量系统进行测量进行测量这里所叙述到的测量的不确定度的要求，除特这里所叙述到的测量的不确定度的要求，除特殊说明者外，均是指对认可的测量系统的要求殊说明者外，均是指对认可的测量系统的要求5测量的不确定度（误差）标准测量系统：标准测量系统：在测量交流电压峰值或有效值，或直流电压在测量交流电压峰值或有效值，或直流电压的算术平均值时，测量总不确

6、定度均应不超过的算术平均值时，测量总不确定度均应不超过1%1%的范围的范围认可交流测量系统：认可交流测量系统：要求测量系统在额定频率下测量试验电要求测量系统在额定频率下测量试验电压峰值或有效值的总不确定度应在压峰值或有效值的总不确定度应在3%3%范围内。范围内。认可直流测量系统：认可直流测量系统：一般要求测量系统测量试验电压算术平一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应不超过均值的测量总不确定度应不超过3%3%。测量直流电压的。测量直流电压的纹波纹波幅值幅值时，要求其总不确定度不超过时，要求其总不确定度不超过10%10%的纹波幅值或的纹波幅值或1%1%的直流电压平均值的直流电压

7、平均值冲击电压测量系统：冲击电压测量系统：测量测量冲击全波峰值冲击全波峰值的总不确定度为的总不确定度为3%3%范围内范围内测量测量冲击截波冲击截波的总不确定度的总不确定度取决于截断时间取决于截断时间TcTc。当当0.5sTc2s0.5sTc1K1。分压器是个中间环节，。分压器是个中间环节，要达到上述目标，对分压器提出基本要求如下：要达到上述目标，对分压器提出基本要求如下：(1) (1) 分压器接入被测电路，应基本上不影响原始的被测电分压器接入被测电路，应基本上不影响原始的被测电压峰值和波形。压峰值和波形。(2) (2) 由分压器低压臂所测得的由分压器低压臂所测得的电压波形电压波形应与被测电压波

8、形应与被测电压波形相同，分压比应与被测电压的频率和峰值大小无关。相同，分压比应与被测电压的频率和峰值大小无关。(3) (3) 分压比与大气条件分压比与大气条件( (气压、气温、一般条件下的湿度气压、气温、一般条件下的湿度) )无关或基本上无关。分压比应较稳定，国家标准规定其无关或基本上无关。分压比应较稳定，国家标准规定其测测量的不确定度应在量的不确定度应在|1|1| |以内以内。(4) (4) 分压器所分压器所消耗的电能应不大消耗的电能应不大，不会对电源造成大的负，不会对电源造成大的负载效应。在一定的冷却条件下，分压器消耗的电能所形起载效应。在一定的冷却条件下，分压器消耗的电能所形起的温升，不

9、应引起分压比的改变。的温升，不应引起分压比的改变。(5) (5) 分压器中分压器中应无电晕及大的绝缘泄漏电流应无电晕及大的绝缘泄漏电流，或者说即使，或者说即使有极微量的电晕和泄漏，它们应对分压比的影响很小有极微量的电晕和泄漏，它们应对分压比的影响很小42分压器的误差分析杂散电容：杂散电容：对于电阻分压器来说，对于电阻分压器来说，图中示明高压臂电阻图中示明高压臂电阻R R1 1由由n n个个RR元件串联构成，每个元件串联构成，每个RR元件有元件有它的两端间的并联杂散电容它的两端间的并联杂散电容C,C,并有一个对地杂散电容并有一个对地杂散电容CeCe。一般一般CC很小可忽略不计，只考很小可忽略不计

10、，只考虑虑CeCe的影响。分压器总的对地的影响。分压器总的对地电容为电容为CeCe，它等于，它等于nCenCe 电阻分压器电路图43电阻分压器的适用范围：电阻分压器的适用范围：若若u u1 1=U=U1M1Msintsint，通过计算得到低压臂上电压为，通过计算得到低压臂上电压为 u u2 2= AU= AU1M1Msin(t-)/Ksin(t-)/K式中分压比式中分压比 ，而，而 A1A1(R(R1 1Ce)Ce)2 2/180 /180 tgtg-1-1(R(R1 1Ce/6) Ce/6) 上式中，上式中，A A小于小于1 1，反映分压器产生幅值误差；，反映分压器产生幅值误差；反映产生反映

11、产生了滞后的相角误差。了滞后的相角误差。 可以看出频率越高，电阻越大，杂散电容越大，测量可以看出频率越高，电阻越大，杂散电容越大，测量误差也越大。较高电压的分压器的尺寸必定较大，对地杂误差也越大。较高电压的分压器的尺寸必定较大，对地杂散电容势必随之而增大。而且在测量较高电压时，电阻也散电容势必随之而增大。而且在测量较高电压时，电阻也必须增大，否则电流太大，即对被测电压源不利，而且会必须增大，否则电流太大，即对被测电压源不利，而且会造成分压器本身的温升太高，也会引起误差。造成分压器本身的温升太高，也会引起误差。可见电阻分压器只适合于测量频率不过高和幅值不太高的可见电阻分压器只适合于测量频率不过高

12、和幅值不太高的交流电压，一般在工频电压下，交流电压，一般在工频电压下，只应用于几十千伏的电压只应用于几十千伏的电压等级下等级下44电阻分压器电路图通过近似计算可得通过近似计算可得当当u u1 1=U=U1M1Msint sint 时，时，u u2 2=U=U1M1Msin1sin1(Ce/6C(Ce/6C1 1)/K )/K 杂散电容杂散电容CeCe可用西林电桥测得可用西林电桥测得杂散电容杂散电容CeCe也可用近似计算法算得。也可用近似计算法算得。因堆积式电容器是圆柱形的，它构成因堆积式电容器是圆柱形的，它构成一垂直于水平面的金属圆柱体。一垂直于水平面的金属圆柱体。设它设它的长度为，直径为的长

13、度为，直径为d d，下端离地面，下端离地面距为距为h h，则则 如何实如何实现？现？45高压电容分压器的实现适用范围：适用范围：电容分压器可使用于几千伏至电容分压器可使用于几千伏至3 3兆伏广泛的交兆伏广泛的交流高电压范围之内。在有些高压实验室里，已发展工频和流高电压范围之内。在有些高压实验室里，已发展工频和冲击电压兼用的电容分压器冲击电压兼用的电容分压器例：例：清华大学研制了一种高压臂电容量清华大学研制了一种高压臂电容量C C1 1为为300pF300pF的的ZRFZRF型型冲击工频两用油纸介质阻尼式电容分压器。工额的额定电冲击工频两用油纸介质阻尼式电容分压器。工额的额定电压为压为1200k

14、V1200kV（有效值）；冲击（有效值）；冲击（1.5/401.5/40微秒）的额定电压微秒）的额定电压为为2400kV2400kV（峰值）。它由八个阻容元件组装而成（峰值）。它由八个阻容元件组装而成 电容分压器有两种主要形式：电容分压器有两种主要形式：一种称为一种称为分布式电容分压器分布式电容分压器，它的高压臂由多个电容器元，它的高压臂由多个电容器元件串联组装而成。前面所进行的误差分析，就是针对这类件串联组装而成。前面所进行的误差分析，就是针对这类分压器的。分压器的。另一种称为另一种称为集中式电容分压器集中式电容分压器，它的高压臂使用一个气体，它的高压臂使用一个气体介质的高压标准电容器，将在

15、后面进行介绍介质的高压标准电容器，将在后面进行介绍46分布式分压器的高压臂各个电容元件的选择：分布式分压器的高压臂各个电容元件的选择：应尽可能为纯电容，要求它的介质损耗和电感量小，实际应尽可能为纯电容，要求它的介质损耗和电感量小，实际所用的元件为所用的元件为 (1) (1) 油纸电容器或油浸渍塑料（如聚丙烯）薄膜电容器油纸电容器或油浸渍塑料（如聚丙烯）薄膜电容器(2) (2) 聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器(3) (3) 陶瓷电容器陶瓷电容器为了减小杂散电容的影响，为了减小杂散电容的影响，C C1 1值不应太小。但分压器的值不应太小。但分压器的C C1 1值的增大，不仅增加了投资费及分压器的尺寸

16、，而且增加值的增大，不仅增加了投资费及分压器的尺寸，而且增加了工频试验变压器的负荷，所以了工频试验变压器的负荷，所以C C1 1应选择一合适的数值。应选择一合适的数值。在在不考虑冲击电压测量时不考虑冲击电压测量时的专用交流电容分压器，一般的专用交流电容分压器，一般C C1 1取取100100200pF200pF的数量的数量47分压器的低压臂电容分压器的低压臂电容C C2 2应低压应低压臂电容的选择及系统接线：臂电容的选择及系统接线：C C2 2由高稳定度、低损耗、低电感由高稳定度、低损耗、低电感量的电容器作成。量的电容器作成。C C2 2通常应用通常应用云母、空气或聚苯乙烯介质的云母、空气或聚

17、苯乙烯介质的电容器，准确度要求不高时，电容器，准确度要求不高时，也可以用油纸电容器或金属化也可以用油纸电容器或金属化纸及金属化薄膜电容器。纸及金属化薄膜电容器。系统屏蔽：系统屏蔽：通常分压器的高压通常分压器的高压臂臂C C1 1处于试区内，测量用低压处于试区内，测量用低压电压表处于控制室中。为防止电压表处于控制室中。为防止空间杂散电场所造成的电容空间杂散电场所造成的电容CsCs的影响，低压臂电容及连接高的影响，低压臂电容及连接高压臂和电压表之间的导线都应压臂和电压表之间的导线都应屏蔽起来。屏蔽起来。实际上后者是采用实际上后者是采用屏蔽电缆，如图所示屏蔽电缆，如图所示 。工频电容分压系统接线图所

18、有屏蔽应良好接地。低压所有屏蔽应良好接地。低压臂电容可以全部或部分放置臂电容可以全部或部分放置在屏蔽电缆的任何一端在屏蔽电缆的任何一端48高压标准电容器及集中式分压器概述：概述：组成分布式分压器的电容元件多少存在介质损耗和组成分布式分压器的电容元件多少存在介质损耗和电感影响。严格的来讲，其电容量随环境温度及作用电压电感影响。严格的来讲，其电容量随环境温度及作用电压的高低都会有些变化。从长远的运行观点来讲，电容量的的高低都会有些变化。从长远的运行观点来讲，电容量的稳定度很难保证稳定度很难保证IECIEC及国家标准所规定的及国家标准所规定的1 1测量不确定度。测量不确定度。需不时进行校正试验。才可

19、符合规定的标准。此外，分布需不时进行校正试验。才可符合规定的标准。此外，分布式分压器难以实现良好的屏蔽，因此采用了一种集中式分式分压器难以实现良好的屏蔽，因此采用了一种集中式分压器，它的高压臂电容由压缩气体介质的电容器作成压器，它的高压臂电容由压缩气体介质的电容器作成标准电容器的概念：标准电容器的概念：由于气体介质基本上无损耗，接近于由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影理想介质，由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影响，准确而稳定。这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电响，准确而稳定。这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环境的影响。所

20、以这种应用气体作介极，电容值不受周围环境的影响。所以这种应用气体作介质的电容器，被称作为标准电容器质的电容器，被称作为标准电容器 49高压标准电容器的功用有：高压标准电容器的功用有：(1) (1) 作为电容分压器的高压臂，用来测量交流电压的峰值、作为电容分压器的高压臂，用来测量交流电压的峰值、有效值或测量其波形。近来也已发展用它来测量冲击电压有效值或测量其波形。近来也已发展用它来测量冲击电压(2) (2) 用它作为高压西林电桥上的标准电容，高压西林电桥用它作为高压西林电桥上的标准电容，高压西林电桥是用来测量电容器、电缆、套管是用来测量电容器、电缆、套管的介质损失角正切值的介质损失角正切值和电容

21、量的。和电容量的。(3) (3) 作为耦合电容器与无线电干扰测量仪器相配合，用于作为耦合电容器与无线电干扰测量仪器相配合，用于检测变压器、套管等的局部放电以及高频干扰电压。检测变压器、套管等的局部放电以及高频干扰电压。(4) (4) 作为微分积分测压系统的元件，可用来测量雷电冲击作为微分积分测压系统的元件，可用来测量雷电冲击电压电压 50（a）直流电阻分压器（b）高欧姆电阻串联毫安表2. 高压直流分压器直流分压器的概念：能用来测量直流高压的分压器是能用来测量直流高压的分压器是由电阻元件组成的分压器由电阻元件组成的分压器真正符合分压器概念的是图（真正符合分压器概念的是图（a a）所示的接线图。在

22、此图中，跨接所示的接线图。在此图中，跨接在低压臂电阻在低压臂电阻R R2 2 上的电压表，必上的电压表，必须是高内阻的表计，如静电电压须是高内阻的表计，如静电电压表或数字电压表。表或数字电压表。另一种测直流高电压的接线是图另一种测直流高电压的接线是图（b b）状的，高压电阻器）状的，高压电阻器R R1 1已知，已知，则测得流过它的电流值，便可获则测得流过它的电流值，便可获得所加的电压值。得所加的电压值。由于所加的电压很高，所以无论由于所加的电压很高，所以无论上述哪种接线，上述哪种接线，R R1 1的阻值都是很的阻值都是很高的，一般高的，一般R R1 1由数个或数十个电由数个或数十个电阻元件串联

23、组成阻元件串联组成 51R1阻值的选择R R1 1阻值的选择阻值的选择不能太小不能太小，否则要求直流高压源供，否则要求直流高压源供给较大的电流给较大的电流I I1 1，且，且R R1 1本身的热损耗也会太大，以本身的热损耗也会太大，以致致R R1 1阻值不稳定而增加测量误差。阻值不稳定而增加测量误差。另一方面也另一方面也不能选得太大不能选得太大，否则由于，否则由于I I1 1过小而使过小而使电晕放电和绝缘支架的漏电都会造成测量误差电晕放电和绝缘支架的漏电都会造成测量误差国际电工委员会规定国际电工委员会规定I I1 1不低于不低于0.5mA0.5mA。一般。一般I I1 1选择选择在在0.50.

24、52mA2mA之间，额定工作电压高的分压器之间，额定工作电压高的分压器I I1 1可可选大些选大些( (因为电晕和泄漏也更严重些因为电晕和泄漏也更严重些) )，电压低的，电压低的分压器则分压器则I I1 1可选小些，实际上可选小些，实际上I I1 1常选定为常选定为1mA 1mA 52造成电阻分压器测量误差的主要原因主要原因：主要原因：造成电阻分压器测量误差的主要原因是造成电阻分压器测量误差的主要原因是电阻值电阻值不稳定不稳定虽然就整个测量系统的误差来讲除了虽然就整个测量系统的误差来讲除了R R1 1、R R2 2引起的误差之引起的误差之外还应包括串接的毫安表或并接的电压表的误差，但电表外还应

25、包括串接的毫安表或并接的电压表的误差，但电表的误差比较容易控制。的误差比较容易控制。造成造成R R1 1、R R2 2实际阻值变化的原因可归结为三个：实际阻值变化的原因可归结为三个：电阻本身发热或环境温度变化；电阻本身发热或环境温度变化；电阻元件上或附近的电晕放电；电阻元件上或附近的电晕放电；绝缘支架的泄漏。绝缘支架的泄漏。采取的一些措施：采取的一些措施：对此三个方面都可以起抑制作用的一种对此三个方面都可以起抑制作用的一种措施是分压器内措施是分压器内充以变压器油充以变压器油。它既起加强散热的作用，。它既起加强散热的作用，而且增加了绝缘强度。通过电泵的作用，通以循环的油流而且增加了绝缘强度。通过

26、电泵的作用，通以循环的油流或高绝缘气体的气流则效果更佳。若分压器内或高绝缘气体的气流则效果更佳。若分压器内充以高气压充以高气压的气体或高绝缘气体的气体或高绝缘气体则对抑制电晕和泄漏电流是有效果的。则对抑制电晕和泄漏电流是有效果的。对后者的作用虽不是直接的，但因此时容器是密封的，至对后者的作用虽不是直接的，但因此时容器是密封的，至少可以防止潮气的侵入。少可以防止潮气的侵入。 53电阻分压器改进措施选用温度系数小的电阻元件：选用温度系数小的电阻元件：电阻因温度变化造成阻值变电阻因温度变化造成阻值变化的大小，主要决定于所选电阻材料的温度系数。现可采化的大小，主要决定于所选电阻材料的温度系数。现可采用

27、的电阻器主要是线绕电阻和金属膜电阻。碳膜电阻已基用的电阻器主要是线绕电阻和金属膜电阻。碳膜电阻已基本上被金属膜电阻所取代，具有较大热容量（对于整个电本上被金属膜电阻所取代，具有较大热容量（对于整个电阻尺寸而言）的合成碳棒电阻在欧美先进国家在生产和使阻尺寸而言）的合成碳棒电阻在欧美先进国家在生产和使用，而我国则过早地淘汰了。精密线绕电阻通常采用卡码用，而我国则过早地淘汰了。精密线绕电阻通常采用卡码丝一类的合金丝绕成，它的热容量大，温度系数很小，一丝一类的合金丝绕成，它的热容量大，温度系数很小，一般般10ppm/10ppm/（注（注ppmppm指指Parts Per million Parts P

28、er million 即即10106 6），优质的可），优质的可1 15ppm/5ppm/。精密金属膜电阻的温。精密金属膜电阻的温度系数约为度系数约为(50(50100)ppm/100)ppm/。为减少发热造成阻值变。为减少发热造成阻值变化，除了根据分压器准确度等级的要求，可选用温度系数化，除了根据分压器准确度等级的要求，可选用温度系数小的电阻元件外，常分别或同时采取以下措施：小的电阻元件外，常分别或同时采取以下措施：（1 1）选择元件的总瓦数大于分压器所需功率以减小温升）选择元件的总瓦数大于分压器所需功率以减小温升（2 2）金属膜电阻和线绕电阻的温度系数常常有正有负，）金属膜电阻和线绕电阻的

29、温度系数常常有正有负，因此在串联使用时可合理地加以搭配，使因此在串联使用时可合理地加以搭配，使R R1 1整体的温度系整体的温度系数在一定条件最小。不过温度系数的大小及其正负值，实数在一定条件最小。不过温度系数的大小及其正负值，实际上是温度的函数，所以只能说在某一定温度范围内才可际上是温度的函数，所以只能说在某一定温度范围内才可以实现本项措施以实现本项措施54加装屏蔽罩和屏蔽壳：加装屏蔽罩和屏蔽壳：电晕放电晕放电会造成测量误差，是由于处电会造成测量误差，是由于处在高电位的电阻元件上的电晕，在高电位的电阻元件上的电晕，会损坏电阻元件特别是薄膜电会损坏电阻元件特别是薄膜电阻的膜层使之变质，而且对地

30、阻的膜层使之变质，而且对地的电晕电流将改变的电晕电流将改变R R1 1的等效电的等效电阻值，使之有不同程度的增大，阻值，使之有不同程度的增大，从而造成测量误差。为此除将从而造成测量误差。为此除将I I1 1适当选大一些外，还应采取适当选大一些外，还应采取下述下述1 12 2个措施。个措施。（1 1）高压端应装上可使整个）高压端应装上可使整个结构的电场比较均匀的金属屏结构的电场比较均匀的金属屏蔽罩。蔽罩。（2 2）准确度要求高的分压器，）准确度要求高的分压器，其电阻元件应装上等电位屏蔽。其电阻元件应装上等电位屏蔽。即将电阻元件用更大半径的金即将电阻元件用更大半径的金属外壳屏蔽起来。屏蔽的电位属外

31、壳屏蔽起来。屏蔽的电位可由电阻分压器本身来供给，可由电阻分压器本身来供给，亦可由辅助分压器供给亦可由辅助分压器供给 螺旋式精密电阻器电阻元件整体结构 55选择大电阻绝缘材料：选择大电阻绝缘材料：绝缘绝缘支架的漏电造成测量误差可支架的漏电造成测量误差可通过选用绝缘电阻大的结构通过选用绝缘电阻大的结构材料来减小。中性的聚苯乙材料来减小。中性的聚苯乙烯是这种可选用的材料之一烯是这种可选用的材料之一等电位屏蔽也可减小漏电或等电位屏蔽也可减小漏电或漏电的影响漏电的影响 螺旋式精密电阻器电阻元件整体结构 56电阻分压器原理图 3. 测量冲击电压的分压器1）电阻分压器分压器高压臂为分压器高压臂为R R1 1

32、，低压臂为低压臂为R R2 2。电阻材料：电阻材料：测量冲击电压的电阻分压器，测量冲击电压的电阻分压器，通常是用通常是用电阻丝绕制电阻丝绕制的。为了减小电感，的。为了减小电感，要求在满足电阻值及温升不过高的前提要求在满足电阻值及温升不过高的前提下丝线尽可能短，要求所用材料是非磁下丝线尽可能短，要求所用材料是非磁性的且比电阻较大。为了避免阻值随温性的且比电阻较大。为了避免阻值随温度而变动，要求所用材料的温度系数较度而变动，要求所用材料的温度系数较小，通常是小，通常是用卡玛丝、康铜丝用卡玛丝、康铜丝按按无感绕无感绕法法做成。做成。阻值：阻值：测量雷电冲击电压的电阻分压器测量雷电冲击电压的电阻分压器

33、的阻值一般约为一万欧姆左右，不宜超的阻值一般约为一万欧姆左右，不宜超过两万欧姆，最小不低于两千欧姆。一过两万欧姆，最小不低于两千欧姆。一般最高测量电压为般最高测量电压为20002000千伏。千伏。适用波形：适用波形：测量操作冲击电压很少采用测量操作冲击电压很少采用电阻分压器，更宜采用电容分压电阻分压器，更宜采用电容分压57测量误差的理论分析 误差原因：误差原因：和工频分压器一样，由于分压器存在和工频分压器一样，由于分压器存在对地的分布对地的分布杂散电容杂散电容，电阻分压器在测量冲击电，电阻分压器在测量冲击电压时存在峰值测量误差和波形滞后的测量误差压时存在峰值测量误差和波形滞后的测量误差（这里暂

34、不考虑回路电感的影响）（这里暂不考虑回路电感的影响）阶跃响应：阶跃响应：研究冲击分压器误差时，常考虑在它研究冲击分压器误差时，常考虑在它的高压端输入一阶跃波，然后计算或测量低压臂的高压端输入一阶跃波，然后计算或测量低压臂两端的输出波，此输出波称作为阶跃响应两端的输出波，此输出波称作为阶跃响应58阶跃响应的理论计算令施加的阶跃波幅值为令施加的阶跃波幅值为U U0 0，则则u u2 2（t t）= =（U U0 0/K/K）112exp2exp（-t/-t/）2exp2exp（-4t/-4t/）2exp2exp（-9t/-9t/）式中式中R C e/R C e/2 2 K K为稳态分压比，为稳态分

35、压比，K K（R R1 1R R2 2）/ R/ R2 2标准化的单位阶跃响应：标准化的单位阶跃响应：令令U U0 0/K/K为为1 1，此时的响应称为标，此时的响应称为标准化的单位阶跃响应，即准化的单位阶跃响应，即59分压器传递性能判断：分压器传递性能判断：用用g g（t t）的形状可以反映分压器传的形状可以反映分压器传递性能的好坏。递性能的好坏。分压器优劣的判据：分压器优劣的判据：根据根据IEC 60IEC 602 2，对于非振荡性质的对于非振荡性质的R RC C响应波，可以用响应波，可以用阶跃响应时间阶跃响应时间T T这一特性指标来判断分这一特性指标来判断分压器的优劣。压器的优劣。实验阶

36、跃响应时间：实验阶跃响应时间：IEC 60IEC 602 2规定的实验阶跃响应时间规定的实验阶跃响应时间的定义为的定义为式中式中O O1 1称为称为g g（t t）的）的视在零点视在零点，它是通过，它是通过g g（t t）波前最陡）波前最陡点所作正切直线与时间横轴线之间的交点。点所作正切直线与时间横轴线之间的交点。t tmaxmax是记录某一波形所考虑的时间上限值。为了简单起见，是记录某一波形所考虑的时间上限值。为了简单起见，在此姑且认为在此姑且认为T TN NTT，即，即阶跃响应时间为阶跃响应时间为60电阻分压器的方波响应g（t）及T计算举例：计算举例：一台测量雷电冲击波的电一台测量雷电冲击

37、波的电阻分压器，高压臂电阻阻分压器，高压臂电阻R R1 1为为2102104 4欧，对地总杂散欧，对地总杂散电容电容CeCe为为50pF50pF，求，求g g（t t）及及T T。解：解：RCe/RCe/2 20.101s0.101s代入代入g(t)g(t)的计算式得的计算式得实际计算实际计算g g（t t）时，）时，k k取到取到4 4就就足够了足够了画出画出g g（t t）的图形如图所示）的图形如图所示61电阻分压器的方波响应g（t）及T响应时间：响应时间：剖面部分为阶跃响应时间剖面部分为阶跃响应时间T TT TRCe/6RCe/60.167s0.167s响应时间要求：响应时间要求：T0.

38、2sT0.2s即可满足测量即可满足测量1.2/50s1.2/50s全波或波尾截断全波或波尾截断波的要求波的要求 结论：结论：这台分压器基本上符这台分压器基本上符合技术标准合技术标准 62振荡型阶跃响应振荡型阶跃响应的概念：振荡型阶跃响应的概念：有时有时为了补偿分压器的对地电容为了补偿分压器的对地电容CeCe，在分压器的高压端安装一个在分压器的高压端安装一个园伞形屏蔽环。然而由于此屏园伞形屏蔽环。然而由于此屏蔽环的存在，也增加了高压端蔽环的存在，也增加了高压端的对地电容的对地电容CeCe，它会与高压引，它会与高压引线的电感形成振荡。即使在导线的电感形成振荡。即使在导线首端加上阻尼电阻，振荡仍线首

39、端加上阻尼电阻，振荡仍难以避免。难以避免。此时测量系统的阶跃响应此时测量系统的阶跃响应g g（t t）如图所示。这类阶跃响如图所示。这类阶跃响应叫做振荡型阶跃响应。应叫做振荡型阶跃响应。 振荡型阶跃响应 带屏蔽环的电阻分压器63电阻分压器测量回路连接与屏蔽：连接与屏蔽：波形记录仪或示波器往往离分压器几米到几十米，波形记录仪或示波器往往离分压器几米到几十米，其间要用射频同轴电缆相连接。电缆采用损耗小的聚乙烯作为绝其间要用射频同轴电缆相连接。电缆采用损耗小的聚乙烯作为绝缘。电缆外金属皮套接地，以免电磁场干扰。缘。电缆外金属皮套接地，以免电磁场干扰。阻抗匹配：阻抗匹配：它的波阻抗它的波阻抗Z Z大多

40、为大多为5050，7575。由于被测冲击波波由于被测冲击波波前较陡，截波变化更快，所以电缆的一端或两端需有波阻抗进行前较陡，截波变化更快，所以电缆的一端或两端需有波阻抗进行匹配，以免电缆两端不断产生波的反射，后者会使记录到的波形匹配，以免电缆两端不断产生波的反射，后者会使记录到的波形出现高频振荡出现高频振荡 电阻分压器测量回路 64图中图中R R1 1和和R R2 2分别为分压器的分别为分压器的高低压臂电阻高低压臂电阻，R R4 4为末端匹配电阻为末端匹配电阻，它与电缆的波阻抗它与电缆的波阻抗Z Z相等。相等。R R3 3为首端匹配电阻为首端匹配电阻即即R R2 2R R3 3Z Z分压比：分

41、压比：t t0 0时的分压比称作时的分压比称作初始分压比初始分压比；t t时的分压比时的分压比称作称作稳态分压比稳态分压比。总分压比：总分压比：可以论证当测量阶跃波时，初始分压比和稳态分可以论证当测量阶跃波时，初始分压比和稳态分压比是相等的。总的分压比压比是相等的。总的分压比K K为高压端输入电压为高压端输入电压u u1 1与示波器与示波器（CROCRO）两端获得的电压两端获得的电压u u2 2之间的比值之间的比值电阻分压器测量回路 65分压比：分压比：K Knn（R R1 1R R2 2）（）（R R3 3R R4 4）R R1 1R R2 2/R/R2 2R R4 4式中式中n n为在为在

42、R R4 4上的二次分压比值。上的二次分压比值。单端匹配：单端匹配：若若K K值太大，可改为仅首端或末端用电阻匹配值太大，可改为仅首端或末端用电阻匹配电缆芯电阻：电缆芯电阻：电缆较长时，在末端匹配时，需计入电缆芯电缆较长时，在末端匹配时，需计入电缆芯电阻的分压作用电阻的分压作用电阻分压器测量回路 66电容分压器及其对地杂散电容Ce（Ce）2）电容分压器种类：种类：与测工频交流的电容分压器与测工频交流的电容分压器一样，测量冲击电压的电容分压器一样，测量冲击电压的电容分压器也可分为两种型式。一种分压器的也可分为两种型式。一种分压器的高压臂是由多个高压电容叠装组成；高压臂是由多个高压电容叠装组成；另

43、一种分压器的高压臂仅有一个集另一种分压器的高压臂仅有一个集中的电容中的电容测量误差来源：测量误差来源：分布式电容分压器分布式电容分压器中的串联电感由于已在设计电容器中的串联电感由于已在设计电容器时，注意到减至最小。所以当测量时，注意到减至最小。所以当测量全波电压而且额定电压不很高，即全波电压而且额定电压不很高，即分压器高度不很高时，可以忽略它分压器高度不很高时，可以忽略它的作用。此时分压器的测量误差，的作用。此时分压器的测量误差，主要是主要是由对地杂散电容由对地杂散电容CeCe引起引起。与。与分析工频交流分压器时一样，分压分析工频交流分压器时一样，分压器只造成峰值测量误差，而无波形器只造成峰值

44、测量误差，而无波形误差误差67低压侧电压：低压侧电压：通过计算可得：通过计算可得： u u2 2（t t）=(u=(u1 1/K)/K)（1 1Ce/6CCe/6C1 1）分压比：分压比：K K(C(C1 1+ C+ C2 2)/C)/C2 2 电容分压器及其对地杂散电容Ce（Ce）幅值误差：幅值误差：从上式可见，分压器系统从上式可见，分压器系统若无电感，从测波形而言，特性很好。若无电感，从测波形而言，特性很好。其幅值误差与其幅值误差与Ce/6CCe/6C1 1值相关值相关杂散电容：杂散电容：CeCe值可按垂直圆柱体的对值可按垂直圆柱体的对地杂散电容来估算。一般直径下，其地杂散电容来估算。一般

45、直径下，其值约为每米长值约为每米长20 20 pFpF。分压器电容：分压器电容：若要电容分压器的输出若要电容分压器的输出电压峰值误差不超过电压峰值误差不超过1 1，则电容分压，则电容分压器的每米电容量不应小于器的每米电容量不应小于300 300 pFpF。如。如分压器高度按每米分压器高度按每米500500千伏估计，则电千伏估计，则电容分压器每百万伏的电容量不应小于容分压器每百万伏的电容量不应小于600 600 pFpF。68电容分压器及其对地杂散电容Ce（Ce）电容量的大小限制：电容量的大小限制：对百万伏以上较对百万伏以上较高电压的电容分压器来讲，有时要满高电压的电容分压器来讲，有时要满足这样

46、的要求是有困难的。因为电容足这样的要求是有困难的。因为电容值过大，不仅增加了成本费及其直径；值过大，不仅增加了成本费及其直径；而且对冲击电压发生器来讲是增加了而且对冲击电压发生器来讲是增加了负荷，有时是不允许的。负荷，有时是不允许的。计算中使用的电容：计算中使用的电容：一般一般C C1 1采用有限采用有限值，通过现场实测它的有效电容值，通过现场实测它的有效电容C C1e1e，用它取代用它取代C C1 1来计算分压比。或是在现来计算分压比。或是在现场用精密的分压器来校订它的特性。场用精密的分压器来校订它的特性。在使用这些方法时，现场条件包括分在使用这些方法时，现场条件包括分压器位置、高压引线、试

47、品位置等应压器位置、高压引线、试品位置等应该与实际测量时基本上一致该与实际测量时基本上一致69同轴电缆两端匹配的测量回路 同轴电缆仅首端匹配的测量回路低压臂测量回路：低压臂测量回路：电电容分压器低压臂的测容分压器低压臂的测量回路可采用图示两量回路可采用图示两种测量回路种测量回路一是电缆首端匹配电阻一是电缆首端匹配电阻图中的图中的R R1 1等于电缆的波等于电缆的波阻抗阻抗Z Z一是电缆两端匹配电阻一是电缆两端匹配电阻图中的图中的R R1 1、R R2 2等于电缆等于电缆的波阻抗的波阻抗Z Z初始进入波：初始进入波：施加阶跃电施加阶跃电压的初瞬，进入电缆的波压的初瞬，进入电缆的波幅都为：幅都为：

48、U U1 1CC1 1/(C/(C1 1+C+C2 2)Z/(Z+R)Z/(Z+R1 1) C C1 1U U1 1/2/2(C(C1 1+C+C2 2) ) 70同轴电缆仅首端匹配的测量回路 波过程：波过程：在图中，电缆末端为示波器输入端，输入阻在图中，电缆末端为示波器输入端，输入阻抗甚高，输入电容很小，可以看为开路。故进入的电抗甚高，输入电容很小，可以看为开路。故进入的电压波到末端有一正的反射波迭加到入射波上，示波器压波到末端有一正的反射波迭加到入射波上，示波器获得的电压为获得的电压为C C1 1U U1 1/(C/(C1 1+C+C2 2) )。等到反射波运行到电缆首。等到反射波运行到电

49、缆首端，由于端，由于C C2 2较大而较大而R R1 1已经与电缆波阻相匹配，故在首端已经与电缆波阻相匹配，故在首端无再次的反射波无再次的反射波同轴电缆仅首端匹配的测量回路71初始分压比：初始分压比：在此初瞬时在此初瞬时 K K1 1(C(C1 1+C+C2 2)/C)/C1 1似稳状态：似稳状态：波在电缆中运行两倍行程的时间波在电缆中运行两倍行程的时间22后，可后，可看作达到似稳状态，此时电缆被看作为是一个电容看作达到似稳状态，此时电缆被看作为是一个电容C C0 0，故，故当当t2t2时时 K K2 2(C(C1 1+C+C2 2C C0 0)/C)/C1 1同轴电缆仅首端匹配的测量回路72

50、K K1 1(C(C1 1+C+C2 2)/C)/C1 1，K K2 2(C(C1 1+C+C2 2C C0 0)/C)/C1 1电压过冲问题：电压过冲问题：由于由于K K1 1与与K K2 2有些差异，同轴电缆将引起有些差异，同轴电缆将引起电压最初的电压最初的“过冲过冲”，其相对值与，其相对值与C C0 0/(C/(C1 1+C+C2 2) )有关有关对于短的或中等长度的电缆，以及高对于短的或中等长度的电缆，以及高C C2 2值，即高分压比值，即高分压比的情况，此过冲的作用甚微，可以忽略的情况，此过冲的作用甚微，可以忽略当电容分压器应用于测量暂态电压的现场试验时，常需当电容分压器应用于测量暂

51、态电压的现场试验时，常需用较长的电缆，此时可以采用早年由用较长的电缆，此时可以采用早年由FGBurchFGBurch提出的提出的接线图：同轴电缆两端匹配的测量回路接线图：同轴电缆两端匹配的测量回路 同轴电缆仅首端匹配的测量回路73同轴电缆两端匹配的测量回路在此回路中选择在此回路中选择C C1 1+C+C2 2C C3 3C C0 0初始分压比：初始分压比：t t0 0时，分压比时，分压比同轴电缆两端匹配的测量回路 74似稳态分压比：似稳态分压比：t2t2时，分压比时，分压比K K2 2(C(C1 1+C+C2 2+C+C3 3C C0 0)/C)/C1 12(C2(C1 1+C+C2 2)/C

52、)/C1 1分压比相同：分压比相同：回路的初始分压比和似稳态分压比相同回路的初始分压比和似稳态分压比相同同轴电缆两端匹配的测量回路 753）阻尼式电容分压器高频振荡：高频振荡：电容分压器由于其本电容分压器由于其本身有分布电感及对地的杂散电容，身有分布电感及对地的杂散电容，在施加陡峭冲击波时，会产生高在施加陡峭冲击波时，会产生高频振荡。高压引线与分压器的电频振荡。高压引线与分压器的电容，也会产生振荡电压。施加的容，也会产生振荡电压。施加的波形越陡，分压器的额定电压越波形越陡，分压器的额定电压越高，即其高度越高，波形振荡的高，即其高度越高，波形振荡的问题越为突出。多年前的阻容并问题越为突出。多年前

53、的阻容并联分压器商品也存在这个问题联分压器商品也存在这个问题阻尼式电容分压器：阻尼式电容分压器：7070年代起，年代起，发展了阻容串联分压器，也就是发展了阻容串联分压器，也就是阻尼式电容分压器阻尼式电容分压器阻容分压器原理图76阻容分压器原理图初始分压比：初始分压比：K K1 1(R(R1 1+R+R2 2)/R)/R2 2似稳态分压比：似稳态分压比：K K2 2(C(C1 1+C+C2 2)/C)/C1 1令令K K1 1K K2 2 即得即得C C1 1R R1 1C C2 2R R2 2实际取值：考虑到大回路振荡的条件考虑到大回路振荡的条件建议建议C C1 1R R1 1CC2 2R R

54、2 2如取如取R R2 20.8C0.8C1 1R R1 1/C/C2 2等。等。用途：用途：阻尼式电容分压器可以作为工频阻尼式电容分压器可以作为工频和冲击两用的分压器和冲击两用的分压器低压臂测量回路：低压臂测量回路：阻尼式电容分压器的阻尼式电容分压器的低压臂测量回路的处理方法与电容分压低压臂测量回路的处理方法与电容分压器相同器相同77六、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，因为它具有许多优冲击高电压，越来越受到人们的重视，因为它具有许多优点点优点：优点：高压和低压测量仪器通

55、过光纤隔离，后者具有高压和低压测量仪器通过光纤隔离，后者具有很高很高的绝缘水平的绝缘水平而且具有而且具有高抗电磁干扰高抗电磁干扰的能力。在冲击电压的的能力。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量频带已经可以做得很宽，能满足测量准确度的要求缺点：缺点：但与传统的高压分压器或分流器

56、为主要部件的测量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，光电测量系统的系统相比，光电测量系统的稳定性较差稳定性较差78调制方式：调制方式：幅度光强度调制（幅度光强度调制（AMAMIMIM）；）；调频光强度调制（调频光强度调制（FMFMIMIM）；）；数字脉冲调制；数字脉冲调制；利用光电效应。利用光电效应。79七、测量冲击高电压的示波器高压电子示波器概念：概念：是一种记录快速一次过是一种记录快速一次过程现象而且具有高加速电压的程现象而且具有高加速电压的专用电子示波器。专用电子示波器。应用领域：应用领域：在高电压技术领域在高电压技术领域中，应用它观测和记录一次过中，应用它观测和记录一

57、次过程的雷电冲击波或操作冲击波。程的雷电冲击波或操作冲击波。在军工、核物理、近代物理、在军工、核物理、近代物理、力学等技术领域，也应用它记力学等技术领域，也应用它记录高速动态过程。录高速动态过程。示波器的特点频响特性：频响特性：记录速度高，加速记录速度高，加速电压高（一般为电压高（一般为101020kV20kV）；）；具有较高的频率响应特性具有较高的频率响应特性抗干扰性能：抗干扰性能：垂直灵敏度不垂直灵敏度不高，被测电压信号峰值高高，被测电压信号峰值高（3003001000V1000V）；信噪比较）；信噪比较高；只装有信号衰减器，不高；只装有信号衰减器，不装设放大器装设放大器使用方法：使用方法

58、：需通过照相的方需通过照相的方法记录所显示的波形法记录所显示的波形误差：误差：峰值峰值测量不确定度应测量不确定度应不不大于大于2%2%；波形时间波形时间的测量不确的测量不确定度应定度应不大于不大于4%4%发展趋势：发展趋势：逐渐有被数字存储逐渐有被数字存储示波器所取代的趋势示波器所取代的趋势80数字存储示波器和数字记录仪 瞬态仪：瞬态仪：数字存储示波器和数字记录仪（数字存储示波器和数字记录仪（DigitigerDigitiger，又称又称瞬态波形存储器）是瞬态波形存储器）是2020世纪世纪6060年代发展起来的新型测试仪器。年代发展起来的新型测试仪器。应用领域：应用领域：主要用作测量各种瞬态过

59、程，如爆炸、冲击、振主要用作测量各种瞬态过程，如爆炸、冲击、振动、武器发射过程及高速电磁脉冲（动、武器发射过程及高速电磁脉冲（EMPEMP）的测量等。它在的测量等。它在各种工程技术、生物医学、原子物理、军事科学等领域中已各种工程技术、生物医学、原子物理、军事科学等领域中已得到了广泛的应用得到了广泛的应用在高压领域的应用：在高压领域的应用：19731973年首见应用于高电压测量。它在高年首见应用于高电压测量。它在高电压测试领域中不仅应用于电压测试领域中不仅应用于稳态的工频高电压测量稳态的工频高电压测量和和谐波分谐波分析析，更重要的是，它被应用于，更重要的是，它被应用于快速暂态过程的测量快速暂态过

60、程的测量，如冲击，如冲击电压电压( (电流电流) )的测量，的测量，GIS(GIS(气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备) )中的中的甚快速暂态过电压测量，内绝缘局部放电波形测量等。它的甚快速暂态过电压测量，内绝缘局部放电波形测量等。它的应用不仅可使被测波形在屏幕上应用不仅可使被测波形在屏幕上“锁住锁住”，以使一次过程波，以使一次过程波便于被人们观测，而且可以通过其专用软盘把波形存储起来，便于被人们观测，而且可以通过其专用软盘把波形存储起来，或是连至计算机进行分析计算、打印和存储或是连至计算机进行分析计算、打印和存储 81八、高电压测量的抗干扰电磁兼容电磁兼容(Electro(El

61、ectromagnetic compatibility)magnetic compatibility)：是是指电气设备（包括电子设备）在它所处电磁环境中能指电气设备（包括电子设备）在它所处电磁环境中能令人满意地工作。若作为干扰源时，只具有可容许的令人满意地工作。若作为干扰源时，只具有可容许的干扰发射；而作为感受器时，对干扰只具有可容许的干扰发射；而作为感受器时，对干扰只具有可容许的敏感度。敏感度。高电压测量的电磁兼容问题：高电压测量的电磁兼容问题：在高电压测量条件下，在高电压测量条件下，在现场则有高电压大电流的各种电气设备和导线，在在现场则有高电压大电流的各种电气设备和导线，在实验室内则有高电

62、压或大电流的发生装置。弱电的测实验室内则有高电压或大电流的发生装置。弱电的测量设备或仪器，在上述条件下工作，最严重的状况是量设备或仪器，在上述条件下工作，最严重的状况是弱电测量设备或仪器，由于弱电测量设备或仪器，由于地电位升高而引起地电位升高而引起“反击反击”或由于或由于强电磁干扰强电磁干扰造成个别关键造成个别关键元件损坏元件损坏，以致测，以致测量设备或仪器无法正常工作；较严重的状况则是测量量设备或仪器无法正常工作；较严重的状况则是测量设备或仪器受到干扰设备或仪器受到干扰的影响，使记录到的的影响，使记录到的信号严重失信号严重失真真82电磁干扰源：电磁干扰源：电磁干扰主要有三方面的来源电磁干扰主

63、要有三方面的来源一种是测量用的射频一种是测量用的射频同轴电缆外皮中同轴电缆外皮中通过的通过的暂态电流暂态电流所引起的干扰；所引起的干扰；另一种是另一种是间隙放电间隙放电时产生的空间电磁辐射；时产生的空间电磁辐射；第三种是仪器第三种是仪器电源线引入的干扰电源线引入的干扰。冲击高电压测量中的干扰以第一种最须予以重视冲击高电压测量中的干扰以第一种最须予以重视83环路电流产生的压降及杂散电容引起的地电位升高C C：为冲击电压（或电流）发生器的主电容为冲击电压（或电流）发生器的主电容CsCs：高压端对大地及墙（无屏蔽层遮蔽）之间的杂散电容高压端对大地及墙（无屏蔽层遮蔽）之间的杂散电容E E点：点：本来通

64、过接地电阻本来通过接地电阻R R接地，电位为零接地，电位为零A A点：点：为试品下端，它通过导线与为试品下端，它通过导线与E E相连，其原始电位也为零相连，其原始电位也为零杂散电容Cs对E点电位的影响84地电位升高（反击）：地电位升高（反击）：但当试品或与它相并联的铜球但当试品或与它相并联的铜球隙突然放电时，除了隙突然放电时，除了C C通过放电间隙通过放电间隙S S形成放电回路外，形成放电回路外，由于由于CsCs原来也充有电荷，它也会通过原来也充有电荷，它也会通过S S及接地电阻及接地电阻R R进进行放电。在此放电瞬间，行放电。在此放电瞬间，R R上流过了电流，于是上流过了电流，于是E E点电

65、点电位不再是零。位不再是零。环路电流引起的压降：环路电流引起的压降：由于主放电回路中的电流在由于主放电回路中的电流在A A点点与与E E点连线中产生压降，从而使点连线中产生压降，从而使A A点电位不等于点电位不等于E E点电位，点电位，也就更不等于是零电位也就更不等于是零电位杂散电容Cs对E点电位的影响85例：例：在产生冲击大电流的情况下在产生冲击大电流的情况下若若A A点离点离E E点的距离为点的距离为1 1米米连接线的电感约为连接线的电感约为1uH/m1uH/m故故A A、E E间的电感约为间的电感约为1uH1uH设电流的变化率为设电流的变化率为5105101010A/secA/sec则放

66、电瞬间则放电瞬间A A、E E之间的瞬间压差的最大值可达之间的瞬间压差的最大值可达50kV50kV采取的措施：采取的措施：分压器或分流器的接地点最好是直接分压器或分流器的接地点最好是直接接在接在E E点上点上，但实际上这项措施也较难能够保证，但实际上这项措施也较难能够保证杂散电容Cs对E点电位的影响86电缆外皮暂态电流I造成干扰电压UcdR0电缆首端接地电阻R1电缆末端接地电阻放电电流对A、B、E点电位的影响 电缆外皮暂态电流造成干扰在间隙在间隙S S放电时，由于电容分压放电时，由于电容分压器也经过器也经过S S放电，放电，B B与与A A间也出现间也出现压差压差总之放电会造成各总之放电会造成

67、各点的电位波点的电位波动动，且，且U UA AUUB BUUE E00电流流过同轴电缆的外屏蔽层：电流流过同轴电缆的外屏蔽层：由于同轴电缆的末端（接示波由于同轴电缆的末端（接示波器端）可能另有接地端，即使器端）可能另有接地端，即使没有直接接地端，考虑到示波没有直接接地端，考虑到示波器外壳的对地杂散电容的作用，器外壳的对地杂散电容的作用，使在使在B B点电位升高时，会有电流点电位升高时，会有电流流过同轴电缆的外屏蔽层流过同轴电缆的外屏蔽层此时，即使电缆输入端芯线与此时，即使电缆输入端芯线与外屏蔽层间短路，由于有了外外屏蔽层间短路，由于有了外皮中的暂态电流皮中的暂态电流i i，使，使示波器示波器的

68、的输入端输入端c c、d d端间仍会端间仍会出现一压出现一压降降 UcdUcd87高电压试验时的抗干扰措施 降低回路压降：降低回路压降：所有高压试验中的接地回线都应用尺所有高压试验中的接地回线都应用尺寸较大的铝（铜）板或宽带做成，以减小接地回线上寸较大的铝（铜）板或宽带做成，以减小接地回线上形成的压降。形成的压降。主回路电流：主回路电流：主放电电流都经过此回线流回设备。主放电电流都经过此回线流回设备。接地点：接地点：接地点或接地网只起固定电位的作用。接地点或接地网只起固定电位的作用。接地电阻：接地电阻：在野外试验及未采用全屏蔽的实验室里，在野外试验及未采用全屏蔽的实验室里，希望接地电阻值尽可能

69、做得小一些，以减小杂散电流希望接地电阻值尽可能做得小一些，以减小杂散电流流过接地电阻所造成的压降流过接地电阻所造成的压降 88实验室采用全屏蔽：实验室采用全屏蔽：高压设备放电时，杂散电容也高压设备放电时，杂散电容也将同时放电，为此可把高压试验厅用金属体将同时放电，为此可把高压试验厅用金属体( (板或网板或网) )全屏蔽起来，即作成一个大法拉弟笼，全屏蔽起来，即作成一个大法拉弟笼，单点接地：单点接地：笼仅有一点与地相连，如图所示，则杂笼仅有一点与地相连，如图所示，则杂散电容电流通过法拉弟笼流回设备，散电容电流通过法拉弟笼流回设备，E E点的电位不会点的电位不会升高。全屏蔽措施也有利于避免高压放电

70、对外造成升高。全屏蔽措施也有利于避免高压放电对外造成电磁干扰，同时也可防止室外的电磁干扰及无线电电磁干扰，同时也可防止室外的电磁干扰及无线电波对室内进行局部放电等项试验时所采用的高灵敏波对室内进行局部放电等项试验时所采用的高灵敏度测试仪器的不利影响度测试仪器的不利影响实验室采用全屏蔽 建立小屏蔽室：建立小屏蔽室：专为应用于高专为应用于高压测试中的通用数字示波器及压测试中的通用数字示波器及其附属设备建一小屏蔽室或屏其附属设备建一小屏蔽室或屏蔽盒。它们是用金属板焊成，蔽盒。它们是用金属板焊成，或用双层屏蔽网构成或用双层屏蔽网构成 89降低电缆外皮中暂态电流引起的共模干扰具体措施 分压器：分压器：分

71、压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短分压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短的连线相接。此接地连线应采用较宽的铜带或铝带；由分的连线相接。此接地连线应采用较宽的铜带或铝带；由分压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地连线连线电缆敷设：电缆敷设：测量电缆应沿此接地连线紧靠地面敷设，使电测量电缆应沿此接地连线紧靠地面敷设，使电缆外皮与接地连线构成的回路面积尽量减小。若有可能，缆外皮与接地连线构成的回路面积尽量减小。若有可能，测量电缆宜直接敷设在该接地连线的金属板、带之下测量电缆宜直接敷设在该接地连线的金属板、带之下电缆长度：电缆长度

72、：测量电缆长度应尽可能短测量电缆长度应尽可能短电缆双层屏蔽：电缆双层屏蔽：采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电缆外再套一金属管，甚至在双屏蔽同轴电缆外也再套金属缆外再套一金属管，甚至在双屏蔽同轴电缆外也再套金属管管90电缆的屏蔽接地：电缆的屏蔽接地：电缆的外层屏蔽及金属管多点接地，电缆的外层屏蔽及金属管多点接地，至少应两端接地。电缆内层屏蔽在分压器端接地，测量至少应两端接地。电缆内层屏蔽在分压器端接地，测量仪器端是否接地由干扰试验确定仪器端是否接地由干扰试验确定两端匹配：两端匹配：测量电缆采取两端匹配的接线方式测量电缆采取两端匹配的接线方式加共模抑制器：加共

73、模抑制器：在测量电缆上加设共模抑制器，办法是在测量电缆上加设共模抑制器，办法是将测量电缆在高频磁芯（即铁氧磁芯）环上绕若干圈，将测量电缆在高频磁芯（即铁氧磁芯）环上绕若干圈，或将若干铁氧小磁环套在测量电缆上或将若干铁氧小磁环套在测量电缆上提高信噪比：提高信噪比：提高同轴电缆中传递的被测电压信号，使提高同轴电缆中传递的被测电压信号，使共模干扰所占比重减小，即提高传递环节的信噪比。以共模干扰所占比重减小，即提高传递环节的信噪比。以降低干扰对测量的影响。当被测电压信号高于测量仪器降低干扰对测量的影响。当被测电压信号高于测量仪器的最大量程时，测量仪器可加设外接衰减器。的最大量程时，测量仪器可加设外接衰减器。91针对上述三大干扰源的抗干扰综合措施 D D分压器；分压器； CabCab双屏蔽电缆；双屏蔽电缆； E E集中接地极；集中接地极；W W金属板接地；金属板接地； S S屏蔽室；屏蔽室； M M测量仪器；测量仪器；F F滤波器；滤波器； T T1 1比比1 1绝缘隔离变压器绝缘隔离变压器抗干扰综合措施接线图 92谢谢！93