介損測試原理及應(yīng)用

1、測量介質(zhì)損耗因素的意義 被測試品的無功功率 被測試品的有功功率 介質(zhì)損耗因數(shù)100 Q P )tg( 測量介質(zhì)損耗因素的意義 西林電橋 （如QS1） 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 電流比較儀電橋 （如QS30） 數(shù)字型高壓介損測試儀 （目前廣泛使用的介損儀） 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg QS1QS1電橋是電橋是8080年代以前廣泛使用的現(xiàn)年代以前廣泛使用的現(xiàn) 場介損測試儀器。試驗(yàn)時需配備外部標(biāo)準(zhǔn)場介損測試儀器。試驗(yàn)時需配備外部標(biāo)準(zhǔn) 電容器（如電容器（如BR16BR16型標(biāo)準(zhǔn)電容器），以及型標(biāo)準(zhǔn)電容器），以及 10kV10kV升壓器及電源控制箱。需要調(diào)節(jié)平衡，升壓器及電源控制箱。需要調(diào)節(jié)平衡，

2、 結(jié)果需要換算，使用不太方便。結(jié)果需要換算，使用不太方便。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 高壓西林電橋是由：交流阻抗器、 轉(zhuǎn)換開關(guān)、檢流計、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器 等組成。 調(diào)節(jié)R3、C4使電橋平衡，此時a、 b兩點(diǎn)電壓幅值相位完全相等，即R3、 C4兩端電壓相等。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 因?yàn)榻涣麟娐分须娙葑杩篂?電路中R4、C4的并聯(lián)阻抗為兩者倒數(shù)和的倒數(shù) 按阻抗元件分壓原理，不難得到： 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 經(jīng)過運(yùn)算，按復(fù)數(shù)相等實(shí)部、虛部分別相等的規(guī)定可得到： 按串連模型介損定義：由于R4是固定的3184，頻率 是50Hz、C4單位為F時，tg=C4，因此可以在C4刻度盤 上讀出介

3、損，通過R3、R4、Cn可以計算Cx。 現(xiàn)場使用QS1電橋時，需要先將升壓裝置，標(biāo)準(zhǔn)電容器和電橋等進(jìn)行連線，然后調(diào) 節(jié)R3和C4，使得檢流計指示為零。這時電橋平衡。讀得C4值即為tg值，R3值經(jīng)過計 算可得出被試品電容值?？傊F(xiàn)場操作使用都比較麻煩，抗干擾能力差，已經(jīng)不能適 應(yīng)現(xiàn)在電氣試驗(yàn)工作的需要。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 電流比較儀電橋的工作原理是采用安匝 平衡的原理。平衡過程見右圖，當(dāng)交流電源 加在試品、標(biāo)準(zhǔn)電容器和電橋及地之間，在 試品上產(chǎn)生一個電流Ix，在標(biāo)準(zhǔn)電容器上也 產(chǎn)生一個電流In，當(dāng)兩個電流流過Wx、Wn時， 由于Ix、In兩個電流的相位、幅值不相同， 使Wd 有電流I

4、d產(chǎn)生，通過調(diào)整Wx、Wn、C、R 使Ix、In兩個電流的幅值相同，相位相反。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 數(shù)字高壓介損測試儀基本測量原理是基于傳 統(tǒng)西林電橋的原理基礎(chǔ)上，測量系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)側(cè) R4和被試側(cè)R3分別將流過標(biāo)準(zhǔn)電容器和被試品的 電流信號進(jìn)行高速同步采樣，經(jīng)模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn) 換裝置測量得到兩組信號波形數(shù)據(jù)，再經(jīng)計算處 理中心分析系統(tǒng)，分別得出標(biāo)準(zhǔn)側(cè)和被試側(cè)正弦 信號的幅值、相位關(guān)系，從而計算出被試品的電 容量及介損值。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 智能型電橋的測量回路還是一個橋體。R3、R4兩端的 電壓經(jīng)過A/D采樣送到計算機(jī)，求得: 進(jìn)一步可求得被試品介損和電容量 介質(zhì)損耗因數(shù)

5、（因數(shù)（tgtg 顯示控制單元 人機(jī)界面，控制儀器的測量過程 可程控的電子調(diào)壓10kV高壓電源 產(chǎn)生測量用的高壓電源一般可以從0.5kV-10kV連續(xù)平緩升壓 測 量 部 分 完成對標(biāo)準(zhǔn)回路和被試回路電流信號實(shí)時同步采樣， 由計算機(jī)分析計算出tg及電容量。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 試品不接地，橋體E端接地，在需 要屏蔽的場合，E端也可用于屏蔽。此 時橋體處于地電位， R3、C4 可安全 調(diào)節(jié)。 各種介損測試儀器正接線接線方 法基本一致。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 這是一種標(biāo)準(zhǔn)反接線接法，在試 品接地，橋體U端接地，E端為高壓端， 在需要屏蔽的場合，E端也可用于屏蔽。 此時橋體處于高電

6、位， R3、C4 需通 過絕緣桿調(diào)節(jié)。 這種方式橋體處于高電位，儀器 內(nèi)部高低壓之間需要做好絕緣防護(hù)措 施。 介質(zhì)損耗因數(shù)（因數(shù)（tgtg 由于C1較C2電容量要小，所以測量C2時，C1與Cn串聯(lián)等效的 誤差就比較大。為了減小這種測量誤差，我們在測量C2的時候， 以C1作為電橋的標(biāo)準(zhǔn)電容器，這樣可測得C2相對C1的容量比及相 對介損值，由于第一次已經(jīng)將C1的介損及電容量測出，通過C1就 可以推算出C2的值。 另外用于串聯(lián)C1與標(biāo)準(zhǔn)電容器的導(dǎo)線對地電容與C1、Cn形成 了T型網(wǎng)絡(luò)，對測量精度有影響。為了減小這種影響，一般可以 采用將導(dǎo)線懸空減小對地電容的辦法，目前有些儀器已經(jīng)加了補(bǔ) 償算法。 抗

7、干擾方法 介損測量受到的主要干擾是感應(yīng) 電場產(chǎn)生的工頻電流。無論何種測量 方式，它都會進(jìn)入橋體： 抗干擾方法 測量一次介損，然后將試驗(yàn)電源倒相180 度再測量一次，取平均值。 倒相法是抗干擾最簡單的方法，也是效果 最差的方法。因?yàn)閮纱螠y量之間干擾電流或試 品電流的幅度會發(fā)生波動，會引起明顯誤差。 抗干擾方法 另一種工頻抗干擾方法是采用大功率移相電源，調(diào)整試驗(yàn)高壓的相 位，使試品電流與干擾電流方向相同或相反，這樣干擾電流影響減小， 再配合倒相測量，能大大提高測量精度。 再一種方法是采用小功率調(diào)幅調(diào)相信號源，從R3橋臂上抵消干擾電 流（干擾抵償法），再配合倒相測量，能大大提高測量精度。這種方法 也

8、是采用工頻抗干擾的最佳方法。 抗干擾方法 干擾十分嚴(yán)重時，變頻測量能顯示更強(qiáng)的抗干擾能力。例如用55Hz測量時，測量系統(tǒng) 采用了數(shù)字濾波技術(shù)，只允許55Hz信號通過，50Hz干擾信號被有效抑制。 變頻測量時，儀器對流過標(biāo)準(zhǔn)電容的電流In和被試品的電流Ix進(jìn)行實(shí)時同步采樣。得 到兩組包含有干擾及信號源的混合信號，儀器再運(yùn)用快速傅立葉變換算法，將混合信號中 信號源的信號（如55Hz信號）與干擾源（如50Hz信號）信號分離。這樣就很容易把我們關(guān) 心的信號源信號分離出來。達(dá)到了抗干擾的目的。 抗干擾方法 由于介損值與試驗(yàn)頻率有關(guān)，為了更好地與50Hz下的 介損值等效，通常儀器分別采用50Hz5Hz進(jìn)行

9、兩次測量， 再取平均值得到等效50Hz的介損值。為了使試驗(yàn)頻率更接 近50Hz，有時也采用50Hz2.5Hz進(jìn)行測量。 介損測試儀現(xiàn)場使用注意事項 Text in here Text in here 如正接線、反接線、自激法CVT測量等 常規(guī)介損一般10kV，額定電壓介損根據(jù)要求確定 常規(guī)介損一般5uA1A，高壓介損需要更大測試電流 現(xiàn)場用一般（1%讀數(shù)+0.05%）,實(shí)驗(yàn)室用需要更高要求 工頻抗干擾或變頻抗干擾 介損測試儀現(xiàn)場使用注意事項 Text in here Text in here 可能掛鉤或測試夾子接觸不良，接地不良等。儀器接地應(yīng)盡量靠近被試品。 另外判斷是否受到強(qiáng)干擾影響。 通常測量電容很小的試品時受到T型網(wǎng)絡(luò)影響，通過改變測試線角度，擦拭 烘干設(shè)備表面等措施加以改善。另外也可能受干擾影響。 檢查設(shè)備接地刀閘是否