變頻介損測試儀技術(shù)指導(dǎo)

一 、概述

介損測試儀，是發(fā)電廠、變電站等現(xiàn)場全自動測量各種高壓電力設(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)電場干擾下準(zhǔn)確測量。儀器采用中文菜單操作，微機(jī)自動完成全過程的測量。

該儀器同樣適用于車間、試驗(yàn)室、科研單位測量高壓電器設(shè)備的tgδ及電容量；對絕緣油的損耗測試、更具有方便、簡單、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

該儀器可用正、反接線方法測量不接地或直接地的高壓電器設(shè)備，同時可以測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，并采取了過零合閘、防雷擊等安全保護(hù)措施。試驗(yàn)過程中輸出0.5KV～10kV不同等級的高壓，操作簡單、安全。

本儀器設(shè)有以下保護(hù)功能：

·高壓短路保護(hù)

·CVT過壓保護(hù)

·儀器接地不好保護(hù)

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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，電介質(zhì)中的電壓和電流間存在相角差Ψ，Ψ的余角δ稱為介質(zhì)損耗角，δ的正切tgδ稱為介質(zhì)損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質(zhì)損耗的參數(shù)。儀器測量線路包括一標(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)電容器與測量線路組成，被試回路由被試品和測量線路組成。測量線路由取樣電阻與前置放大器和A／D轉(zhuǎn)換器組成。通過測量電路分別測得標(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)時采集方法，通過矢量運(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，保證在外電場干擾下準(zhǔn)確測量。

測量電路：傅立葉變換、復(fù)數(shù)運(yùn)算等全部計算和量程切換、變頻電源控制等。

控制面板：打印機(jī)、鍵盤、顯示和通訊中轉(zhuǎn)。

變頻電源：采用SPWM開關(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量電壓，大無功輸出2KVA/1分鐘。

標(biāo)準(zhǔn)電容器：內(nèi)Cn，測量基準(zhǔn)。

Cn電流檢測：用于檢測內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電容器電流，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。

Cx正接線電流檢測：只用于正接線測量，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。

Cx反接線電流檢測：只用于反接線測量，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。

反接線數(shù)字隔離通訊：采用精密MPPM數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，將反接線電流信號送到低壓側(cè)。隔離電壓20KV。

工作原理

啟動測量后高壓設(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，測量電路將實(shí)測高壓送到變頻電源，微調(diào)低壓，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高壓輸出。根據(jù)正/反接線設(shè)置，測量電路根據(jù)試驗(yàn)電流自動選擇輸入并切換量程，測量電路采用傅立葉變換濾掉干擾，分離出信號基波，對標(biāo)準(zhǔn)電流和試品電流進(jìn)行矢量運(yùn)算，幅值計算電容量，角差計算tgδ。反復(fù)進(jìn)行多次測量，經(jīng)過排序選擇一個中間結(jié)果。測量結(jié)束，測量電路發(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

測量方式：

a.工頻：50Hz

b.異頻：45Hz/55Hz 自動變頻 

7、諧波適應(yīng)：  ≤3％

8、使用條件： -15℃－50℃    相對濕度＜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：正接線時輸入試品電流，正接線時芯線（紅夾子）接試品低壓信號端，如果試品低壓端有屏蔽極可接屏蔽線（黑夾子），無屏蔽時，可懸空。

反接線時，CX試品輸入線不接或懸空。

測量接地：它同外殼連在一起，在正、反兩種測量過程中，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，嚴(yán)重時，呈帶高壓開路可能引起危險。

內(nèi)高壓允許：打開此開關(guān)，儀器有高壓輸出。關(guān)閉此開關(guān)儀器內(nèi)部無高壓產(chǎn)生，亦無高壓輸出。

總電源開關(guān)：打開該開關(guān)，屏幕顯示測量內(nèi)容。

按鍵盤：“ESC”、“ENT”、

 “ESC”：對光標(biāo)所在處的內(nèi)容否認(rèn)時，或者已完成該內(nèi)容。

“ENT”：對光標(biāo)所在處的內(nèi)容認(rèn)同時，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，異頻、工頻等內(nèi)容。

屏幕顯示：顯示菜單、測量信息、測量結(jié)果。應(yīng)避免長時間陽光爆曬。

亮度調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)屏幕對比度。

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五、操作說明

以測量電力變壓器，高壓繞阻對低壓繞阻及外殼的介損為例。該測量應(yīng)采用反

接法測量，(接線圖見反接法)，檢查儀器與電力變壓器連接正確后，選用異頻、

10KV電壓測量，進(jìn)行以下操作。

打開總電源開關(guān)，儀器屏幕顯示如下圖4所示

按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“測量方式 □ 工頻” ，按鍵,則調(diào)整為“測量方式□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“測量電壓”前，見圖6所示。

按“ENT”鍵，光標(biāo)進(jìn)入“測量電壓□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“□開始測量”前，見圖7所示。

打開“內(nèi)高壓允許”開關(guān)，按“ENT”鍵，儀器開始產(chǎn)生高壓輸出，同時伴有“嘟”的提示音，此時，屏幕顯示“ 正在測量中  請等待 ” ，如圖8所示。

在經(jīng)過約40秒后，測量結(jié)束，高壓自動切斷，屏幕顯示測量結(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)果見圖10所示。

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六、試驗(yàn)接線

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)備的低壓測量端或二次端對地絕緣時，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（黑夾子）接被試設(shè)備高壓端，高壓芯線（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（紅夾子）接被試設(shè)備低壓端L（見圖11）；低壓屏蔽線（黑夾子）接被試設(shè)備屏蔽端E。（試品無屏蔽端則懸空）

HVx及Cx的芯線與屏蔽線之間嚴(yán)禁短接，否則無法取樣，無法測量；

2、反接法：

當(dāng)被試設(shè)備的低壓測量端或二次端對地?zé)o法絕緣，直接接地時，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（紅夾子）接被試設(shè)備高壓端，高壓屏蔽線（黑夾子）懸空；低壓端接地(見圖12)；此時的低壓CX輸入線不接；

注意HVx的芯線與屏蔽線嚴(yán)禁短接，否則無取樣，無法測量； 

 3、外接高壓測試

當(dāng)使用正接法、外標(biāo)準(zhǔn)電容、外高壓時，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打開總電源開關(guān)（注：內(nèi)高壓開關(guān)不要打開，不要接高壓線）

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“ □開始測量 ”，出現(xiàn)如下界面：

Cn采用科學(xué)計數(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，開始測量，顯示結(jié)果出來后，若需打印結(jié)果，按“ENT”鍵。

4、CVT 自激法測量（母線不接地）

原理接線圖:

實(shí)際接線圖

（1）測C2：接線見圖13

A：接線盒內(nèi)末端對地打開，二次接線全部懸空，注意做好記錄，做完測試后還原。

B：開介損儀總電源和內(nèi)部高壓允許開關(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“測量電壓”選為1KV，按“ESC”鍵；將光標(biāo)移至“開始測量”處，按“ENT”鍵，開始測量等待顯示結(jié)果。顯示結(jié)果出來后，若需打印結(jié)果，按“ENT”鍵。

（2）測C1：接線見圖14，基本操作同測C2。

（3）注意：只有在CVT測試模式下測C1、C2；在正接或反接法下會損壞CVT??！

注：N點(diǎn)為電容C2的尾端，測量時N點(diǎn)需與其他連接部件斷開。

應(yīng)注意高壓線應(yīng)懸空不能接觸地面，否則其對地附加介損會引起誤差，可用細(xì)電纜連接高壓插座與CVT 試品并吊起來，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 及高壓線對地電容的影響其值可取110pF。

5、小電容試品的接線

對于小電容，空氣濕度較大時，其tgδ受其表面狀態(tài)影響，介損測量值異常且不穩(wěn)定。此時可采用屏蔽環(huán)吸收試品表面泄漏電流，其屏蔽電極在正接法時接地，反接法時接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)備的接線方法可參考第九節(jié)《參考接線方法》；

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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)斷開高壓引線轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，并對其清掃，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，使儀器在加壓過程中損壞；

3．根據(jù)設(shè)備的安裝情況確定采用那種接線，并在相應(yīng)的菜單選項(xiàng)中選擇其接線方法；

4．根據(jù)不同設(shè)備正確選擇測試電壓等級，并在相應(yīng)的菜單選項(xiàng)中選擇所需電壓；

5．測試過程中如遇危及安全的特殊情況時，可緊急關(guān)閉總電源；

6．?dāng)嚅_面板上電源開關(guān)，并明顯斷開220V試驗(yàn)電源，才能進(jìn)行接線更改或工作結(jié)束；重復(fù)對同一試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行復(fù)測時，可按下復(fù)位后，重新測量，也可以在上一次測試完成后選擇重復(fù)進(jìn)行；

7．為保證測量精度，特別當(dāng)小電容量試品損耗小時，一定要保證被試設(shè)備低壓端（或二次端）絕緣良好，在相對濕度較小的環(huán)境中測量；

8．在進(jìn)行大電容試品實(shí)驗(yàn)時，儀器的接地與被試品接地，不應(yīng)該在同一接地點(diǎn)，以防接地放電時反擊電壓或者流動波影響儀器的安全；

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。

11．儀器啟動后，除特殊情況外，不允許突然關(guān)斷電源，以免引起過壓損壞設(shè)備；

12．儀器所配（HVx）高壓電線雖出廠時已檢測合格，但測量時仍需遠(yuǎn)離人體及低壓測試線（Cx）；高壓芯線與高壓屏蔽線均不允許接地和測試回路的低電位部分。

CX輸入線的芯線和屏蔽線均不允許接觸測試回路的帶高壓部分。

13．儀器應(yīng)注意防潮，防劇烈振動；

14．當(dāng)現(xiàn)場干擾較大，用工頻無法得到確定結(jié)果時，應(yīng)使用異頻測量，其它情況應(yīng)使用工頻測量。

15．當(dāng)發(fā)出測量指令后，較長時間（1分鐘）屏幕上不出現(xiàn)測量結(jié)果，有可能是試品電容太大或死機(jī)造成，重新開機(jī)后降低測量電壓再測。

16．試品短路將無法測量，儀器自動保護(hù)。

17．打印機(jī)頭上方出紙口處伸出一段時，按一下按鍵停止走紙。打印紙允許往外拉。

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八、儀器成套性

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九、參考接線方法

（2）一次側(cè)對二次側(cè)及地

A．接線見圖 7

B．電壓為2kV

C．反接法

（3）二次側(cè)對一次側(cè)及地

A．接線見圖8

B．電壓為2kV

C．反接法  

2．電流互感器

 （1）一次側(cè)對二次側(cè)（電磁式，沒有末屏）

A．接線見圖9                                                                                  

B．電壓為10kV       

C. 正接法                                                                                 

 （2）一次側(cè)對末屏（電容式，有末屏）

A．接線參考見圖9 Cx芯線接末屏

B．電壓為10kV

C．正接法

（3）一次側(cè)對二次測及地

A．接線見圖10

B．電壓為10kV

C．反接法

3．高壓穿墻套管一

（1）芯棒對末屏及地

A．接線見圖11

B．電壓為10kV

C．反接法

4．電力變壓器                                          

（1）一次繞組對二次繞組（中性點(diǎn)均未接地）    

A.接線見圖12

B.電壓為10kV

C.正接法

（2）一次繞組對二次繞組及地

A.接線見圖13

B.電壓為 10kv

C.反接法

（3）二次繞組對一次繞組及地                   

A.接線見圖14

B.電壓為10kV

C.反接法圖

5. 絕緣油介損                                   

A．.正接法                             

B．引線見圖15

C．電壓為2kV                               

D．（C）接HVx  屏蔽線（黑端）               

E．（A）接Cx芯線

F．（B）接Cx屏蔽線及地                                                                                           

G．此時杯體為高壓，應(yīng)放置在絕緣臺上，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（黑端）

B.“低壓”接Cx芯線

C. “E”接Cx屏蔽線及地

D．見圖16

  （2）反接法

A．“高壓”接地

B．“低壓”接HVx芯線（紅端）

C．“E”接HVx的屏蔽線（黑端）

D．見圖16

E．注意絕緣