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變頻介損測(cè)試儀技術(shù)指導(dǎo)
一 、概述
介損測(cè)試儀，是發(fā)電廠(chǎng)、變電站等現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)測(cè)量各種高壓電力設(shè)備介損正切值及電容量的高精度儀器。由于采用了變頻技術(shù)能保證在強(qiáng)電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量。儀器采用中文菜單操作，微機(jī)自動(dòng)完成全過(guò)程的測(cè)量。
該儀器同樣適用于車(chē)間、試驗(yàn)室、科研單位測(cè)量高壓電器設(shè)備的tgδ及電容量；對(duì)絕緣油的損耗測(cè)試、更具有方便、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
該儀器可用正、反接線(xiàn)方法測(cè)量不接地或直接地的高壓電器設(shè)備，同時(shí)可以測(cè)量電容式電壓互感器的tgδ及主電容C1、C2電容量。
儀器內(nèi)部裝備了高壓升壓變壓器，并采取了過(guò)零合閘、防雷擊等安全保護(hù)措施。試驗(yàn)過(guò)程中輸出0.5KV～10kV不同等級(jí)的高壓，操作簡(jiǎn)單、安全。
本儀器設(shè)有以下保護(hù)功能：
·高壓短路保護(hù)
·CVT過(guò)壓保護(hù)
·儀器接地不好保護(hù)
變頻介損測(cè)試儀技術(shù)指導(dǎo)
二、工作原理
在交流電壓作用下，電介質(zhì)要消耗部分電能，這部分電能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮墚a(chǎn)生損耗。這種能量損耗叫做電介質(zhì)的損耗。當(dāng)電介質(zhì)上施加交流電壓時(shí)，電介質(zhì)中的電壓和電流間存在相角差Ψ，Ψ的余角δ稱(chēng)為介質(zhì)損耗角，δ的正切tgδ稱(chēng)為介質(zhì)損耗角正切。tgδ值是用來(lái)衡量電介質(zhì)損耗的參數(shù)。儀器測(cè)量線(xiàn)路包括一標(biāo)準(zhǔn)回路（Cn）和一被試回路（Cx），如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)回路由內(nèi)置高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器與測(cè)量線(xiàn)路組成，被試回路由被試品和測(cè)量線(xiàn)路組成。測(cè)量線(xiàn)路由取樣電阻與前置放大器和A／D轉(zhuǎn)換器組成。通過(guò)測(cè)量電路分別測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)回路電流與被試回路電流幅值及其相位等，再由單片機(jī)運(yùn)用數(shù)字化實(shí)時(shí)采集方法，通過(guò)矢量運(yùn)算便可得出試品的電容值和介質(zhì)損耗正切值。
儀器內(nèi)部已經(jīng)采用了抗干擾措施，保證在外電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量。
儀器結(jié)構(gòu)
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測(cè)量電路：傅立葉變換、復(fù)數(shù)運(yùn)算等全部計(jì)算和量程切換、變頻電源控制等。
控制面板：打印機(jī)、鍵盤(pán)、顯示和通訊中轉(zhuǎn)。
變頻電源：采用SPWM開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生大功率正弦波穩(wěn)壓輸出。
升壓變壓器：將變頻電源輸出升壓到測(cè)量電壓，大無(wú)功輸出2KVA/1分鐘。
標(biāo)準(zhǔn)電容器：內(nèi)Cn，測(cè)量基準(zhǔn)。
Cn電流檢測(cè)：用于檢測(cè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電容器電流，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。
Cx正接線(xiàn)電流檢測(cè)：只用于正接線(xiàn)測(cè)量，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。
Cx反接線(xiàn)電流檢測(cè)：只用于反接線(xiàn)測(cè)量，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。
反接線(xiàn)數(shù)字隔離通訊：采用精密MPPM數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，將反接線(xiàn)電流信號(hào)送到低壓側(cè)。隔離電壓20KV。
工作原理
啟動(dòng)測(cè)量后高壓設(shè)定值送到變頻電源，變頻電源用PID算法將輸出緩速調(diào)整到設(shè)定值，測(cè)量電路將實(shí)測(cè)高壓送到變頻電源，微調(diào)低壓，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高壓輸出。根據(jù)正/反接線(xiàn)設(shè)置，測(cè)量電路根據(jù)試驗(yàn)電流自動(dòng)選擇輸入并切換量程，測(cè)量電路采用傅立葉變換濾掉干擾，分離出信號(hào)基波，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電流和試品電流進(jìn)行矢量運(yùn)算，幅值計(jì)算電容量，角差計(jì)算tgδ。反復(fù)進(jìn)行多次測(cè)量，經(jīng)過(guò)排序選擇一個(gè)中間結(jié)果。測(cè)量結(jié)束，測(cè)量電路發(fā)出降壓指令變頻電源緩速降壓到0。
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三、主要技術(shù)參數(shù)
1、高壓輸出： 0.5 ～10kV，
每一檔增加500V，共有二十檔，容 量：1500VA
2、準(zhǔn) 確 度： tgδ: ±(讀數(shù)*1.5%+0.06%)
Cx: ±(讀數(shù)*1.5%+5PF)
3、分 辨 率： tgδ：0.01％ Cx：1pF
4、測(cè)量范圍： 0.01% ＜ tgδ ＜ 100%
內(nèi)施高壓：3pF～60000pF/10kV 60pF～1µF/0.5kV
外施高壓：3pF～1.5µF/10kV 60pF～30µF/0.5kV
電 源： AC 220V士10％ 50士1Hz
測(cè)量方式：
a.工頻：50Hz
b.異頻：45Hz/55Hz 自動(dòng)變頻
7、諧波適應(yīng)： ≤3％
8、使用條件： -15℃－50℃ 相對(duì)濕度＜80%
9、外型尺寸： 460（L）×345（W）×345（H）
10、重 量： 35 kg
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四、儀器面板
1、控制面板圖（圖 2）及高壓背板圖（圖3）
圖2
CX試品輸入：正接線(xiàn)時(shí)輸入試品電流，正接線(xiàn)時(shí)芯線(xiàn)（紅夾子）接試品低壓信號(hào)端，如果試品低壓端有屏蔽極可接屏蔽線(xiàn)（黑夾子），無(wú)屏蔽時(shí)，可懸空。
反接線(xiàn)時(shí)，CX試品輸入線(xiàn)不接或懸空。
測(cè)量接地：它同外殼連在一起，在正、反兩種測(cè)量過(guò)程中，儀器都應(yīng)可靠獨(dú)立接地。應(yīng)仔細(xì)檢查接地導(dǎo)體不能有油漆或銹蝕，否則應(yīng)將接地導(dǎo)體刮干凈，并保證零電阻接地。接地不良可能引起誤差或數(shù)據(jù)波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，呈帶高壓開(kāi)路可能引起危險(xiǎn)。
內(nèi)高壓允許：打開(kāi)此開(kāi)關(guān)，儀器有高壓輸出。關(guān)閉此開(kāi)關(guān)儀器內(nèi)部無(wú)高壓產(chǎn)生，亦無(wú)高壓輸出。
總電源開(kāi)關(guān)：打開(kāi)該開(kāi)關(guān)，屏幕顯示測(cè)量?jī)?nèi)容。
按鍵盤(pán)：“ESC”、“ENT”、
“ESC”：對(duì)光標(biāo)所在處的內(nèi)容否認(rèn)時(shí)，或者已完成該內(nèi)容。
“ENT”：對(duì)光標(biāo)所在處的內(nèi)容認(rèn)同時(shí)，可按此鍵加以確認(rèn)，并將光標(biāo)移至它處。
：改變數(shù)值或改變正、反接線(xiàn)，異頻、工頻等內(nèi)容。
屏幕顯示：顯示菜單、測(cè)量信息、測(cè)量結(jié)果。應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光爆曬。
亮度調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)屏幕對(duì)比度。
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五、操作說(shuō)明
以測(cè)量電力變壓器，高壓繞阻對(duì)低壓繞阻及外殼的介損為例。該測(cè)量應(yīng)采用反
接法測(cè)量，(接線(xiàn)圖見(jiàn)反接法)，檢查儀器與電力變壓器連接正確后，選用異頻、
10KV電壓測(cè)量，進(jìn)行以下操作。
打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，儀器屏幕顯示如下圖4所示
按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“測(cè)量方式 □ 工頻” ，按
鍵,則調(diào)整為“測(cè)量方式□異頻” ，按“ESC”鍵，光標(biāo)移至*，再按
鍵 ，將光標(biāo)移至下一排“聯(lián)接方式”前，見(jiàn)圖5所示。
按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“聯(lián)接方式 □ 正接” ，按
鍵，則調(diào)整為“聯(lián)接方式□ 反接” ，按“ESC”鍵，光標(biāo)移至*，再按
鍵，將光標(biāo)移至下一排“測(cè)量電壓”前，見(jiàn)圖6所示。
按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“測(cè)量電壓□0.5KV” ，按
鍵，則可從0.5,1.0,1.5,2.0,2.5……9.5～10KV間調(diào)整電壓。按“ESC”鍵，光標(biāo)移至*，再按
鍵，將光標(biāo)移至下一排“□開(kāi)始測(cè)量”前，見(jiàn)圖7所示。
打開(kāi)“內(nèi)高壓允許”開(kāi)關(guān)，按“ENT”鍵，儀器開(kāi)始產(chǎn)生高壓輸出，同時(shí)伴有“嘟”的提示音，此時(shí)，屏幕顯示“ 正在測(cè)量中 請(qǐng)等待 ” ，如圖8所示。
在經(jīng)過(guò)約40秒后，測(cè)量結(jié)束，高壓自動(dòng)切斷，屏幕顯示測(cè)量結(jié)果，如圖9所示,
如需打印結(jié)果,按“ENT”鍵即可打印。打印結(jié)果見(jiàn)圖10所示。
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六、試驗(yàn)接線(xiàn)
根據(jù)被試設(shè)備接地情況正確選擇正、反接法；
1、正接法：
當(dāng)被試設(shè)備的低壓測(cè)量端或二次端對(duì)地絕緣時(shí)，采用該方法。
將紅色高壓電纜從儀器后側(cè)的HVx端上引出 ，高壓屏蔽線(xiàn)（黑夾子）接被試設(shè)備高壓端，高壓芯線(xiàn)（紅夾子）懸空；
將黑色低壓電纜從儀器面板上的Cx端引出 ，低壓芯線(xiàn)（紅夾子）接被試設(shè)備低壓端L（見(jiàn)圖11）；低壓屏蔽線(xiàn)（黑夾子）接被試設(shè)備屏蔽端E。（試品無(wú)屏蔽端則懸空）
HVx及Cx的芯線(xiàn)與屏蔽線(xiàn)之間嚴(yán)禁短接，否則無(wú)法取樣，無(wú)法測(cè)量；
2、反接法：
當(dāng)被試設(shè)備的低壓測(cè)量端或二次端對(duì)地?zé)o法絕緣，直接接地時(shí)，采用該方法。
將紅色高壓電纜從儀器后側(cè)的HVx端上引出，高壓芯線(xiàn)（紅夾子）接被試設(shè)備高壓端，高壓屏蔽線(xiàn)（黑夾子）懸空；低壓端接地(見(jiàn)圖12)；此時(shí)的低壓CX輸入線(xiàn)不接；
注意HVx的芯線(xiàn)與屏蔽線(xiàn)嚴(yán)禁短接，否則無(wú)取樣，無(wú)法測(cè)量；
3、外接高壓測(cè)試
當(dāng)使用正接法、外標(biāo)準(zhǔn)電容、外高壓時(shí)，采用該方法。
高電壓介損選“外Cn”方式，需將外接電容參數(shù)置入儀器
①打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)（注：內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)不要打開(kāi)，不要接高壓線(xiàn)）
②按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“聯(lián)接方式正接”，按
鍵，則調(diào)整為“聯(lián)接方式 □ 外Cn”，按“ESC”鍵退出，再按“ □開(kāi)始測(cè)量 ”，出現(xiàn)如下界面：
Cn采用科學(xué)計(jì)數(shù)法，如5.000e1=5.000x10 1 =50.00，1.000e2=1.000x10 2 =100.0等,范圍 0.000e0～9.999e5 (即 0～999900pF)。tgδ 設(shè)置范圍 0～9.999%。
按
鍵 可以修改數(shù)值。
③設(shè)置完畢后按“ESC”鍵，然后再按“ESC”鍵，開(kāi)始測(cè)量，顯示結(jié)果出來(lái)后，若需打印結(jié)果，按“ENT”鍵。
4、CVT 自激法測(cè)量（母線(xiàn)不接地）
原理接線(xiàn)圖:
實(shí)際接線(xiàn)圖
（1）測(cè)C2：接線(xiàn)見(jiàn)圖13
A：接線(xiàn)盒內(nèi)末端對(duì)地打開(kāi)，二次接線(xiàn)全部懸空，注意做好記錄，做完測(cè)試后還原。
B：開(kāi)介損儀總電源和內(nèi)部高壓允許開(kāi)關(guān)。
C：將光標(biāo)移至“聯(lián)接方式”按“ENT”鍵。按
鍵，選為“CV”。按“ESC”鍵。
D：將光標(biāo)移至“測(cè)量電壓”選為1KV，按“ESC”鍵；將光標(biāo)移至“開(kāi)始測(cè)量”處，按“ENT”鍵，開(kāi)始測(cè)量等待顯示結(jié)果。顯示結(jié)果出來(lái)后，若需打印結(jié)果，按“ENT”鍵。
（2）測(cè)C1：接線(xiàn)見(jiàn)圖14，基本操作同測(cè)C2。
（3）注意：只有在CVT測(cè)試模式下測(cè)C1、C2；在正接或反接法下會(huì)損壞CVT??！
注：N點(diǎn)為電容C2的尾端，測(cè)量時(shí)N點(diǎn)需與其他連接部件斷開(kāi)。
應(yīng)注意高壓線(xiàn)應(yīng)懸空不能接觸地面，否則其對(duì)地附加介損會(huì)引起誤差，可用細(xì)電纜連接高壓插座與CVT 試品并吊起來(lái)，另外考慮C2或C1 與內(nèi)Cn 串聯(lián)分壓效應(yīng)，其電容量可按下式校準(zhǔn)：
其中，Cc 為校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)值包含了Cn 及高壓線(xiàn)對(duì)地電容的影響其值可取110pF。
5、小電容試品的接線(xiàn)
對(duì)于小電容，空氣濕度較大時(shí)，其tgδ受其表面狀態(tài)影響，介損測(cè)量值異常且不穩(wěn)定。此時(shí)可采用屏蔽環(huán)吸收試品表面泄漏電流，其屏蔽電極在正接法時(shí)接地，反接法時(shí)接Cx的屏蔽層；此方法有可能改變被試設(shè)備內(nèi)部的電場(chǎng)分布而影響tgδ；標(biāo)準(zhǔn)電容器和標(biāo)準(zhǔn)介損器均采用此接法。
6、部分設(shè)備的接線(xiàn)方法可參考第九節(jié)《參考接線(xiàn)方法》；
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七、注意事項(xiàng)
1．本儀器只能在停電的設(shè)備上使用；接地端應(yīng)可靠接在接地網(wǎng)；儀器盡量選擇在寬暢，安全可靠的地方使用；
2．被試設(shè)備從運(yùn)行狀態(tài)斷開(kāi)高壓引線(xiàn)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，并對(duì)其清掃，初步絕緣試驗(yàn)良好后，方可利用該儀器進(jìn)行試驗(yàn)，以防被試設(shè)備絕緣低劣，使儀器在加壓過(guò)程中損壞；
3．根據(jù)設(shè)備的安裝情況確定采用那種接線(xiàn)，并在相應(yīng)的菜單選項(xiàng)中選擇其接線(xiàn)方法；
4．根據(jù)不同設(shè)備正確選擇測(cè)試電壓等級(jí)，并在相應(yīng)的菜單選項(xiàng)中選擇所需電壓；
5．測(cè)試過(guò)程中如遇危及安全的特殊情況時(shí)，可緊急關(guān)閉總電源；
6．?dāng)嚅_(kāi)面板上電源開(kāi)關(guān)，并明顯斷開(kāi)220V試驗(yàn)電源，才能進(jìn)行接線(xiàn)更改或工作結(jié)束；重復(fù)對(duì)同一試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)，可按下復(fù)位后，重新測(cè)量，也可以在上一次測(cè)試完成后選擇重復(fù)進(jìn)行；
7．為保證測(cè)量精度，特別當(dāng)小電容量試品損耗小時(shí)，一定要保證被試設(shè)備低壓端（或二次端）絕緣良好，在相對(duì)濕度較小的環(huán)境中測(cè)量；
8．在進(jìn)行大電容試品實(shí)驗(yàn)時(shí)，儀器的接地與被試品接地，不應(yīng)該在同一接地點(diǎn)，以防接地放電時(shí)反擊電壓或者流動(dòng)波影響儀器的安全；
9．儀器自帶有升壓裝置，應(yīng)注意高壓引線(xiàn)的絕緣距離及人員安全；
10．儀器應(yīng)可靠接地，接地不好可能引起機(jī)器保護(hù)或造成危險(xiǎn)。
11．儀器啟動(dòng)后，除特殊情況外，不允許突然關(guān)斷電源，以免引起過(guò)壓損壞設(shè)備；
12．儀器所配（HVx）高壓電線(xiàn)雖出廠(chǎng)時(shí)已檢測(cè)合格，但測(cè)量時(shí)仍需遠(yuǎn)離人體及低壓測(cè)試線(xiàn)（Cx）；高壓芯線(xiàn)與高壓屏蔽線(xiàn)均不允許接地和測(cè)試回路的低電位部分。
CX輸入線(xiàn)的芯線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)均不允許接觸測(cè)試回路的帶高壓部分。
13．儀器應(yīng)注意防潮，防劇烈振動(dòng)；
14．當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)干擾較大，用工頻無(wú)法得到確定結(jié)果時(shí)，應(yīng)使用異頻測(cè)量，其它情況應(yīng)使用工頻測(cè)量。
15．當(dāng)發(fā)出測(cè)量指令后，較長(zhǎng)時(shí)間（1分鐘）屏幕上不出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果，有可能是試品電容太大或死機(jī)造成，重新開(kāi)機(jī)后降低測(cè)量電壓再測(cè)。
16．試品短路將無(wú)法測(cè)量，儀器自動(dòng)保護(hù)。
17．打印機(jī)頭上方出紙口處伸出一段時(shí)，按一下按鍵停止走紙。打印紙?jiān)试S往外拉。
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八、儀器成套性
1、儀器主機(jī) | 1 臺(tái) |
2、高壓HVx測(cè)試電纜（紅色） | 1 根 |
3、低壓Cx測(cè)試電纜（黑色） | 1 根 |
4、低壓Cn測(cè)試電纜（黑色） | 1 根 |
5、CVT高壓輸入線(xiàn) | 1 根 |
6、CVT低壓輸出線(xiàn) | 1 根 |
7、220V電源線(xiàn) | 1 根 |
8、地線(xiàn) | 1 根 |
9、使用說(shuō)明書(shū) | 1 份
|
10、出廠(chǎng)合格證 | 1 份
|
11、保險(xiǎn)管，打印紙 | 備用 |
12、出廠(chǎng)檢驗(yàn)報(bào)告 | 1 份
|
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九、參考接線(xiàn)方法
電壓互感器 （1）一次側(cè)對(duì)二次側(cè) A．接線(xiàn)見(jiàn)圖6 B．電壓為2kV C．正接法
|
（2）一次側(cè)對(duì)二次側(cè)及地
A．接線(xiàn)見(jiàn)圖 7
B．電壓為2kV
C．反接法
（3）二次側(cè)對(duì)一次側(cè)及地
A．接線(xiàn)見(jiàn)圖8
B．電壓為2kV
C．反接法
2．電流互感器
（1）一次側(cè)對(duì)二次側(cè)（電磁式，沒(méi)有末屏）
A．接線(xiàn)見(jiàn)圖9
B．電壓為10kV
C. 正接法
（2）一次側(cè)對(duì)末屏（電容式，有末屏）
A．接線(xiàn)參考見(jiàn)圖9 Cx芯線(xiàn)接末屏
B．電壓為10kV
C．正接法
（3）一次側(cè)對(duì)二次測(cè)及地
A．接線(xiàn)見(jiàn)圖10
B．電壓為10kV
C．反接法
3．高壓穿墻套管一
（1）芯棒對(duì)末屏及地
A．接線(xiàn)見(jiàn)圖11
B．電壓為10kV
C．反接法
4．電力變壓器
（1）一次繞組對(duì)二次繞組（中性點(diǎn)均未接地）
A.接線(xiàn)見(jiàn)圖12
B.電壓為10kV
C.正接法
（2）一次繞組對(duì)二次繞組及地
A.接線(xiàn)見(jiàn)圖13
B.電壓為 10kv
C.反接法
（3）二次繞組對(duì)一次繞組及地
A.接線(xiàn)見(jiàn)圖14
B.電壓為10kV
C.反接法圖
5. 絕緣油介損
A．.正接法
B．引線(xiàn)見(jiàn)圖15
C．電壓為2kV
D．（C）接HVx 屏蔽線(xiàn)（黑端）
E．（A）接Cx芯線(xiàn)
F．（B）接Cx屏蔽線(xiàn)及地
G．此時(shí)杯體為高壓，應(yīng)放置在絕緣臺(tái)上，并保證絕緣距離
6. 標(biāo)準(zhǔn)電容器，標(biāo)準(zhǔn)介損器
（1）正接法
A.“高壓”接HVx屏蔽線(xiàn)（黑端）
B.“低壓”接Cx芯線(xiàn)
C. “E”接Cx屏蔽線(xiàn)及地
D．見(jiàn)圖16
（2）反接法
A．“高壓”接地
B．“低壓”接HVx芯線(xiàn)（紅端）
C．“E”接HVx的屏蔽線(xiàn)（黑端）
D．見(jiàn)圖16
E．注意絕緣
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