摘要
本项目研制一种便携式交直流高电压测量杆，现场只需挂在设备上可测量600kV的交流高压，具有重量轻、使用方便的特点。采用高压电阻或高压电容作为分压器，并对分压器信号就地进行抗干扰处理并传输至终端设备，能提高抗干扰能力和测量精度，显示电压参数及加压时序等。该设备能作为备用电压测量装置，提高试验的准确度，能为监理及供电局试验班旁站人员测量电压提供方便，保证试验的质量。
1 前言
交流耐压试验是检查设备绝缘缺陷的重要方法，现场耐压试验需要准确测量施加的高电压，电容分压器或电压互感器在运输过程中容易参数偏差，现场试验人员设置设备参数错误，使设备的显示电压与实际电压差别比较大，电压过低不能有效的考核设备的绝缘缺陷，电压过高会损伤绝缘，不管是电压过低或电压过高都给电网的安全稳定运行留下隐患。目前还没有一种重量轻、使用方便的高压测量装置。
按照电气设备交接试验标准及检修规程规定，110kV及以上电压等级的电力电缆、电流互感器、GIS等电力设备现场需进行交流耐压试验，以考核设备主绝缘是否存在缺陷。电缆长度越长、设备间隔越多，电压等级越高所需要的耐压试验设备的容量越大，成本越高。随着电力市场的不断放开，不少民营施工企业及个人为了谋取私利，采用低廉的设备以次充好，对显示的高电压值弄虚做假，监理及供电局高压班试验人员无法现场察觉。由于实际试验电压达不到规程规范的要求，不能发现设备的绝缘缺陷，严重影响电网的安全性。本次研究提供一种便携式交直流高电压测量杆，采用高压电阻作为电阻分压器，对信号就地进行功率放大处理并传输，能提高抗干扰能力和测量精度。该设备能作为备用的电压测量装置，提高试验的准确度，能为及供电局试验班旁站人员测量电压提供方便，保证试验的质量，维护市场的公平公正。
2 现有测量高电压方法
1.电压互感器测量
在电压互感器低压二次测量端子接电压表或示波器测量电压，然后根据所测电压值和电压互感器的变比换算出高压侧电压。一般用电压互感器在0.5级以上。这种测量方法测量简单，准确度高，但测量电压不宜太高。测量电压太高则要求电压互感器的一次电压高，使制造出的电压互感器体积大，成本高，且不宜携带。
用静电压表测量
用静电压表可以方便地测量交流高压的有效值。测量时，将静电电压表与被试品并接，可直接测量出被试品的高压电压。其缺点是：现场使用时受风、天气、外界电磁场干扰影响较大，现场不宜使用，多用于试验室内。
3.用球隙测量
在交流耐压试验时，球隙不仅可以作保护用，还可以作测量用。测量球隙由一对相同直径的金属球构成。用球隙测量高压时，只有当球隙放电时，才能从表中查得电压。每次放电必须跳闸，放电时可能产生振荡，也可能引起过电电压，所以球隙测量电压不太方便，不宜在现场使用。
4.电容分压器测量
电容分压器一般由高压电容C1和低压电容C2组成，串联电容器上电压按电容值反比配，使被测电压通过串联的电容分压器进行分压，测出低电压C2上的电压U2，在用分压比K算出被测电压U1，
即U1＝KU2，K＝(C1﹢C2)／C1
电容分压器结构简单，携带方便，准确度较高，所以用电容分压器测量交流高压是目前现场常用的方法。
3 便携式高压杆设计原理
在不影响精度的情况下，设计成便携式电阻杆或电容杆，我们创新提出泄漏电流屏蔽处理，内部绝缘填充处理并传输。采样信号现场处理我们对电阻分压器进行改进，该高电压测量杆内部采用高压玻璃釉电阻，该电阻值稳定且温漂小，绝缘杆的内部安装高压电阻，在绝缘杆内填充变压器油、绝缘硅胶或绝缘灌封胶，构成交直流高压电阻杆。每节电阻杆长度为1.3m，直径40mm，重量为0.8kg，测量的交流电压为200kV，电阻为800M?。每颗杆的最大发热量为80W，一般耐压时间为1分钟，如长时间使用可采用高电压等级的电阻杆，因而发热量满足要求。该电阻杆如图1所示，根据现场测量电压的需要可以灵活的加减电阻杆的节数，一般110kV电压等级电力设备耐压试验的电压测量需要1节，220kV电压等级需要2-3节。
如采用高压电容作为分压器，由于高压电容的体积大、重量重，目前市场上600kV串联谐振装置采用的电容分压器为三节、总电容1000pF、高4米、重165kg，现场不易组装和携带。因此，在保证精度的情况减小电容，对电容分压器的末端信号进行抗干扰处理。可采用高绝缘性能的聚酯薄膜电容器，每节电容杆200kV、150pF、长1.3米，总量为2kg。
在绝缘杆内填充变压器油、绝缘硅胶或绝缘灌封胶。对采样信号经抗干扰处理的有线传输至STM32F4单片机，通过键盘对参数进行设置如图1所示。液晶显示电压的有效值、峰值、加压时序图等，同时可以打印试验时间、试验电压值、频率和加压时序等，如图2所示。
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图1 电压测量终端设置界面 图2 电压测量终端测试界面
4 现场应用
高电压测量杆采用高压电阻或电容器作为电阻分压器，将电阻装入绝缘杆内，在绝缘杆内填充变压器油、绝缘硅胶或绝缘灌封胶。采取对泄漏电流屏蔽、采样信号就地处理并传输等措施，提高抗干扰能力和测量精度。该测量杆经过专业检测机构检测电压测量的精度为1级，通过对几个变电站的应用，具重量轻，携带方便，现场使用方便，价格便宜的特点，达到了较好的效果。
5 产生的效益
1、现场试验时提供了一种辅助测量电压的装置，提高了电压测量的准确性。
2、为监理和业主单位提供了一种低成本、便携式的电压测量装置，对试验单位起到真正的现场监督作用，提高试验的质量，维护电网的安全，维护市场的公平公正。
3、贵州电网及下属企业可在110kV及以上长距离电缆，220kV及以上GIS、主变等耐压试验中占领更多的市场份额，为公司创造更多的收益。
6总结
在几个工程的应用中，该设备可作为备用的电压测量装置，提高试验的准确度；同时能为及供电局试验班旁站人员测量电压提供方便，保证试验的质量，维护市场的公平公正。我们将继续提高测量杆的绝缘性和安全性，改进制作工艺，并向系统进行推广。
参考文献：
[1]李建明、朱康《高压电气设备试验方法》中国电力出版社 2008
[2]中国南方电网组编《电网建设施工作业指导书-电气试验》 中国电力出版社 2012
[3] 刘火良、杨森《STM32库开发实战指南》 机械工业出版社 2016