交直流数字高压表的核心任务,是在确保绝对电气安全的前提下,实现对千伏级高压信号的精确、稳定测量。其技术演进,是一部围绕绝缘设计与抗干扰能力的革新史。
分压器本体的绝缘基石:材料与结构的博弈
高压表的核心是分压器,其绝缘设计是首道防线。对于电阻分压器,技术关键在于:
材料选择:采用高稳定性、低温度系数的精密无感电阻,避免自身感抗引入测量误差。
结构设计:通过将电阻链置于绝缘强度高的SF₆气体或高品质绝缘油中,并采用均压环、屏蔽电极等结构,能有效均衡电场分布,防止局部放电,确保在高压下不发生沿面闪络或击穿,从而保证测量的基础精度与设备安全。
从本地到远程:传输环节的抗干扰革命
传统方案通过长电缆传输分压后的低压信号,极易引入巨大的共模干扰和电磁耦合噪声。这是制约测量精度与安全的关键瓶颈。光纤传感技术的引入,带来了根本性的解决方案,其策略如下:
电气隔离:采用V-F转换(电压-频率转换)结合光纤传输的方案。位于高压端的采集电路将模拟电压信号转换为与之成比例的光脉冲频率信号,通过光纤将光脉冲传输到低压端进行接收与还原。光纤本身是的绝缘体,实现了高低压侧之间高达数百kV的电气隔离,了地环路干扰和共模干扰。
电磁免疫:光信号在传输过程中不受任何外部电磁场的影响,解决了长电缆传输的电磁敏感性问题,确保了信号在恶劣电磁环境下的纯净度。
系统集成策略
最终,现代高性能数字高压表将优化设计的本体分压器与基于光纤的隔离传输系统集于一体。这种“本体绝缘+信号隔离”的双重策略,共同构筑了其在高电压、强干扰环境中稳定、精确运行的坚实根基,标志着高压测量技术从依赖单纯被动防护,迈入了主动隔离与智能传感的新阶段。