[科普中国]-静电电压表

静电电压表是指利用静电作用力的原理构成的测量稳态电压的表计或装置。可直接测量直流高电压和频率直至1MHz的交流高电压。

简述一般常见的电压表电压等级都很低，大约在几千伏以下，很难用来直接测量高电压，通常进行的高压交流耐压试验须测量几十到几百千伏的电压数值，如220kV GIS的耐压数值为316kV。要测量220kV GIS等高压设备交流耐压时的试验电压可以采取的办法有：在试验变压器低压侧测量，但只适用于小容量试品；用电容分压器将高压降到低压后用低量程电压表直接测量；采用球隙直接测量，但受外界天气的影响较大，须矫正，不方便；利用静电电压表可直接进行测量。

静电电压表可以直接测量工频高电压的有效值和直流电压，其中测量工频高压时测得的是电压的有效值。国产的有30kV、100kV、200kV或更高电压等级，可以直接用来测量高电压。交流静电电压表测量精度可达1%，直流静电电压表测量精度可达0.5%。

静电电压表的基本结构为两个平行板电极，两个电极中一个为固定电极，一个为可动电极。电极的一端接高压，另一端接地，在平行板电极承受一定电压以后，极板就会偏转，从电工理论计算可以知道极板的偏转角度与施加的测量电压之间有一定的对应关系。在静电电压表传动机构上有一面可以用来将偏转角度反射到刻度盘上的小镜，这样通过刻度盘上小镜反射的光标位置就可以间接反映测量电压的大小。

静电电压表两极间的电容量为10～30pF，内阻极大，所以测量时不会改变被试品上的电压，对于被试设备阻抗高的情况尤为合适，但是该设备一般携带不方便，不宜用于有风的环境，否则误差大，所以建议只用于试验室为好。1

特性静电电压表的优点是，可直接测量高电压，最高量程可达500～1000 kV，输入阻抗极大并且基本不从电路里吸取功率。

其缺点是体积较大，携带不便，测量准确度和可靠性易受机械振动和风的影响，一般不宜在户外使用。如今已有绝缘密封型静电电压表，其体积小，使用时受环境影响也小，但整体结构更为复杂。2

类型静电电压表有两种类型，一种是绝对仪静电电压表；另一种是工程上应用的静电电压表，是非绝对仪。

所谓绝对仪静电电压表是指，当电极已知的条件下，测量电极之间的作用力以及极间距离，由此而计算出电极间所施加的被测电压的一种静电电压表。这种仪表测量准确度高，可达±0.01%，但结构及应用很复杂，只适用于需准确测量的场合。

为了测量方便，工程上和实验室常应用构造简单的静电电压表，其测量的不准确度一般为1%～3%，量程可达1000kV。测量高电压的静电电压表一般在接地电极中部开一小孔，内放一可动电极，静电力使可动电极偏转，同时带动其上的小镜子将由光源射出的光束发射到标尺上，该光标即可指示出电压值。静电力大小决定于电压有效值，故静电电压表测得的是电压的有效值。3

适用范围静电电压表可用作测量直流电压、交流电压，还可以测量频率高达1MHz的电压。

静电电压表的优点是它基本上不从电路里吸收功率，或是只吸收极小量的功率。当测量直流电压时，除了电路接通时（表的电极充电）的一个瞬间外，电表不从电路中吸收功率；当测量交流电压时，表计通过电容电流的多少决定于被测电压的频率的高低及仪表本身电容的大小，由于仪表的电容一般仅几皮法到几十皮法，所以所吸收的功率也很微小，因此静电电压表的内阻抗极大。3

使用方法(1)使用前应将静电电压表放置平稳，调成水平位置，将反射光线调在刻度尺的零位，并牢固地竖立在平整的地面上，防止倾倒。

(2)检查电源电压是否满足光源电压的切换位置，以免烧坏光源灯泡。

(3)静电电压表标尺刻度不均匀，应准确选用表计的量程，使被测电压值在刻度尺的一半左右，并严禁超压使用，以免将仪器损坏，并注意表面的清洁和干燥。

(4)注意防止现场杂散电场、微小振动、风吹等因素带来的误差。

(5)将静电电压表底座良好接地。

(6)将被测高压引线与静电电压表顶端均压球牢固连接，并与接地线保护足够的安全距离。

(7)检查各部位接线无误后，即可进行测量。如测交流电压，将测量表计挡位置于交流电压挡，如测量直流电压，将测量表计置于直流电压挡。

(8)加载高压，严格注意操作安全距离，确保操作安全，并记录数据。

(9)测量完毕后，降压直到仪表显示为0，放电后方可拆除试验线路。

(10)静电电压表极问电容很小，为5～50pF，测量大电容的被试品及在低频电压下使用，准确度较高；当被试品电容量较小或在高频、冲击电压的情况下测量时有一定误差。4

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学