旋轉伏特計是一種用來測量換流站合成電場的設備。測量時應當合理選定反映換流站實際情況的測量位置，擺放旋轉伏特計的地面及其周圍應儘量平整、無雜草，應當沿著直流母線走向劃分不同測量區域。在測量時，應尋找不同測量區域的地面合成電場的最大值，最終得出換流站地面合成電場的分布。另外，在換流站其他受關注的金屬導體或帶電設備附近，應當根據現場情況布置地面合成電場的測量點。
基本介紹
- 中文名：旋轉伏特計
- 外文名：Rotating voltmeter
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
- 釋義：測量換流站合成電場的設備
簡介,換流站合成電場,混合電場的測量方法,離子電流密度的測量方法,
簡介
這種設備可以廣泛用於科研單位、高等院校、企業事業的高壓設備中，特別適用於要求內阻極高的踢合，如測量廠光裝置的電位，測量非常高的值流電壓發生器的電位，測量高壓絕緣結構中的電位，等等。由於交、直流並行輸電線路周圍電場既有直流分量，又有交流分量，為混合電場，傳統的儀器無法直接開展測量工作。為此，在分析現有直流線路地面電場測量裝置（旋轉伏特計）、地面離子流密度測量裝置（離子流板）測量原理的基礎上，研究了交、直流混合電場下已有測量設備輸出結果的頻譜特徵，建立了交流和直流電場與測量結果頻譜的對應關係，從而提出了交直流並行輸電線路下同時考慮直流和交流分量的地面電場和離子流密度測量方法。在縮尺模型下的實際測量和分析表明，所提出的交、直流混合電場下地面電場和離子流密度的直流和交流分量測量方法是有效的。
換流站合成電場
換流站直流側直流母線、開關設備、金具、絕緣子等直流帶電體上的電荷以及電暈產生的空間電荷共同產生的電場。直流母線是產生合成電場的主要設備，一般為直徑較大的空心金屬硬管，其對地高度一般要小於採用分裂金屬絞線的直流輸電線路的對地高度。通過合理的設計，在晴天時直流母線可以基本不起暈，此時直流母線下的電場主要為直流母線上的電荷產生的靜電場(標稱電場)。在潮濕和污穢情況下，直流母線的起暈電場強度變小，在直流母線上有可能會產生電暈，此時直流母線下的電場為合成電場，由兩部分疊加而成，一部分由直流母線上的電荷產生，另一部分由電暈產生的空間電荷產生。直流母線的起暈電場強度與直流母線表面狀況、天氣、海拔等因素有關。地面合成電場的限值是選擇直流母線型號、確定直流母線對地高度的主要制約因素，增加直流母線的直徑和對地高度可以顯著減小地面合成電場。中國電力行業標準DL-/T275-2012《±800kV特高壓直流換流站電磁環境限值》中規定好天氣時的地面最大合成電場不超過30kV/m。
混合電場的測量方法
測量直流輸電線路線下的合成電場，需要用特製的旋轉伏特計，該電場儀一方面要能準確測量合成的直流電場，另一方面又能把截獲的離子電流泄流入地，並儘量小地影響正常讀數。該電場儀探頭由每隔一定角度開有若干扇形孔的2個圓片組成，兩圓片同軸安置，兩者間隔開一定距離並相互絕緣，上面圓片隨軸轉動並直接接地，稱為動片，下面圓片固定不動並通過1個電阻接地，稱為定片。給出了旋轉伏特計測量原理，當動片轉動時，直流電場通過轉動圓片上的扇形孔，時而作用在定片上，時而又被禁止，這樣在定片與地之間產生1個交變的電流信號。該電流信號與被測直流電場成正比，通過測量該交變的電流可以推知直流電場的大小。假設交流直流線路電壓等級相近，則地面直流電場和交流電場峰值也相近，故式中3項數值相差不大，可以分別測量而不會產生較大誤差。實際套用時可以對旋轉伏特計分別在直流電場和交流電場下用平板電極進行校準。
離子電流密度的測量方法
離子電流密度可通過測量對地絕緣的金屬板截獲的電流來測量，為了避免金屬平板邊緣對電場畸變造成測量誤差，金屬板四周應有一圈一定寬度的金屬接地環。為了減少微弱電流測量帶來的誤差，金屬板的面積應足夠大，使其截獲的離子電流數值能在當前測量儀表量程範圍以內。通過測量進入中部接收電極的離子電流來測量離子電流密度。進入吸收電極的離子電流可用高精度電流表測量也可將接收板與地間並聯1個電阻，通過測量該電阻上的壓降，得到流過的電流。在交直流混合場作用下離子流板測量到的電流信號可能同時包含多種成分：直流離子電流、交流離子電流、交流感應電流。與旋轉伏特計類似，可以用示波器記錄信號，通過Fourier分解得到其頻譜，通過頻譜分析得到離子電流密度的頻率和幅值。
