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技術文章 | Technical articles
一 、上海變頻介質損耗測量儀概述
介損測試儀，是發電廠、變電站等現場全自動測量各種高壓電力設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能保證在強電場干擾下準確測量。儀器采用中文菜單操作，微機自動完成全過程的測量。
該儀器同樣適用于車間、試驗室、科研單位測量高壓電器設備的tgδ及電容量；對絕緣油的損耗測試、更具有方便、簡單、準確等優點。
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、防雷擊等安全保護措施。試驗過程中輸出0.5KV～10kV不同等級的高壓，操作簡單、安全。
本儀器設有以下保護功能：
·高壓短路保護
·CVT過壓保護
·儀器接地不好保護
二、上海變頻介質損耗測量儀工作原理
在交流電壓作用下，電介質要消耗部分電能，這部分電能將轉變為熱能產生損耗。這種能量損耗叫做電介質的損耗。當電介質上施加交流電壓時，電介質中的電壓和電流間存在相角差Ψ，Ψ的余角δ稱為介質損耗角，δ的正切tgδ稱為介質損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質損耗的參數。儀器測量線路包括一標準回路（Cn）和一被試回路（Cx），如圖1所示。標準回路由內置高穩定度標準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轉換器組成。通過測量電路分別測得標準回路電流與被試回路電流幅值及其相位等，再由單片機運用數字化實時采集方法，通過矢量運算便可得出試品的電容值和介質損耗正切值。
儀器內部已經采用了抗干擾措施，保證在外電場干擾下準確測量。
儀器結構
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測量電路：傅立葉變換、復數運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、鍵盤、顯示和通訊中轉。
變頻電源：采用SPWM開關電路產生大功率正弦波穩壓輸出。
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。
標準電容器：內Cn，測量基準。
Cn電流檢測：用于檢測內標準電容器電流，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。
反接線數字隔離通訊：采用精密MPPM數字調制解調器，將反接線電流信號送到低壓側。隔離電壓20KV。
工作原理
啟動測量后高壓設定值送到變頻電源，變頻電源用PID算法將輸出緩速調整到設定值，測量電路將實測高壓送到變頻電源，微調低壓，實現準確高壓輸出。根據正/反接線設置，測量電路根據試驗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，對標準電流和試品電流進行矢量運算，幅值計算電容量，角差計算tgδ。反復進行多次測量，經過排序選擇一個中間結果。測量結束，測量電路發出降壓指令變頻電源緩速降壓到0。
三、上海變頻介質損耗測量儀主要技術參數
1、高壓輸出： 0.5 ～10kV，
每一檔增加500V，共有二十檔，容 量：1500VA
2、準 確 度： tgδ: ±(讀數*1.5%+0.06%)
Cx: ±(讀數*1.5%+5PF)
3、分 辨 率： tgδ：0.01％ Cx：1pF
4、測量范圍： 0.01% ＜ tgδ ＜ 100%
內施高壓：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： ≤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
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，儀器都應可靠獨立接地。應仔細檢查接地導體不能有油漆或銹蝕，否則應將接地導體刮干凈，并保證零電阻接地。接地不良可能引起誤差或數據波動，嚴重時，呈帶高壓開路可能引起危險。
內高壓允許：打開此開關，儀器有高壓輸出。關閉此開關儀器內部無高壓產生，亦無高壓輸出。
總電源開關：打開該開關，屏幕顯示測量內容。
按鍵盤：“ESC”、“ENT”、
“ESC”：對光標所在處的內容否認時，或者已完成該內容。
“ENT”：對光標所在處的內容認同時，可按此鍵加以確認，并將光標移至它處。
：改變數值或改變正、反接線，異頻、工頻等內容。
屏幕顯示：顯示菜單、測量信息、測量結果。應避免長時間陽光爆曬。
亮度調節：調節屏幕對比度。
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，進行以下操作。
打開總電源開關，儀器屏幕顯示如下圖4所示
按“ENT”鍵，光標進入“測量方式 □ 工頻” ，按
鍵,則調整為“測量方式□異頻” ，按“ESC”鍵，光標移至*，再按
鍵 ，將光標移至下一排“聯接方式”前，見圖5所示。
按“ENT”鍵，光標進入“聯接方式 □ 正接” ，按
鍵，則調整為“聯接方式□ 反接” ，按“ESC”鍵，光標移至*，再按
鍵，將光標移至下一排“測量電壓”前，見圖6所示。
按“ENT”鍵，光標進入“測量電壓□0.5KV” ，按
鍵，則可從0.5,1.0,1.5,2.0,2.5……9.5～10KV間調整電壓。按“ESC”鍵，光標移至*，再按
鍵，將光標移至下一排“□開始測量”前，見圖7所示。
打開“內高壓允許”開關，按“ENT”鍵，儀器開始產生高壓輸出，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。
在經過約40秒后，測量結束，高壓自動切斷，屏幕顯示測量結果，如圖9所示,
如需打印結果,按“ENT”鍵即可打印。打印結果見圖10所示。
六、試驗接線
根據被試設備接地情況正確選擇正、反接法；
1、正接法：
當被試設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的HVx端上引出 ，高壓屏蔽線（黑夾子）接被試設備高壓端，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）接被試設備低壓端L（見圖11）；低壓屏蔽線（黑夾子）接被試設備屏蔽端E。（試品無屏蔽端則懸空）
HVx及Cx的芯線與屏蔽線之間嚴禁短接，否則無法取樣，無法測量；
2、反接法：
當被試設備的低壓測量端或二次端對地無法絕緣，直接接地時，采用該方法。
將紅色高壓電纜從儀器后側的HVx端上引出，高壓芯線（紅夾子）接被試設備高壓端，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的芯線與屏蔽線嚴禁短接，否則無取樣，無法測量；
3、外接高壓測試
當使用正接法、外標準電容、外高壓時，采用該方法。
高電壓介損選“外Cn”方式，需將外接電容參數置入儀器
①打開總電源開關（注：內高壓開關不要打開，不要接高壓線）
②按“ENT”鍵，光標進入“聯接方式正接”，按
鍵，則調整為“聯接方式 □ 外Cn”，按“ESC”鍵退出，再按“ □開始測量 ”，出現如下界面：
Cn采用科學計數法，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 設置范圍 0～9.999%。
按
鍵 可以修改數值。
③設置完畢后按“ESC”鍵，然后再按“ESC”鍵，開始測量，顯示結果出來后，若需打印結果，按“ENT”鍵。
4、CVT 自激法測量（母線不接地）
原理接線圖:
實際接線圖
（1）測C2：接線見圖13
A：接線盒內末端對地打開，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部高壓允許開關。
C：將光標移至“聯接方式”按“ENT”鍵。按
鍵，選為“CV”。按“ESC”鍵。
D：將光標移至“測量電壓”選為1KV，按“ESC”鍵；將光標移至“開始測量”處，按“ENT”鍵，開始測量等待顯示結果。顯示結果出來后，若需打印結果，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點為電容C2的尾端，測量時N點需與其他連接部件斷開。
應注意高壓線應懸空不能接觸地面，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Cn 串聯分壓效應，其電容量可按下式校準：
其中，Cc 為校準經驗值包含了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受其表面狀態影響，介損測量值異常且不穩定。此時可采用屏蔽環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備內部的電場分布而影響tgδ；標準電容器和標準介損器均采用此接法。
6、部分設備的接線方法可參考第九節《參考接線方法》；
七、注意事項
1．本儀器只能在停電的設備上使用；接地端應可靠接在接地網；儀器盡量選擇在寬暢，安全可靠的地方使用；
2．被試設備從運行狀態斷開高壓引線轉為檢修狀態，并對其清掃，初步絕緣試驗良好后，方可利用該儀器進行試驗，以防被試設備絕緣低劣，使儀器在加壓過程中損壞；
3．根據設備的安裝情況確定采用那種接線，并在相應的菜單選項中選擇其接線方法；
4．根據不同設備正確選擇測試電壓等級，并在相應的菜單選項中選擇所需電壓；
5．測試過程中如遇危及安全的特殊情況時，可緊急關閉總電源；
6．斷開面板上電源開關，并明顯斷開220V試驗電源，才能進行接線更改或工作結束；重復對同一試驗設備進行復測時，可按下復位后，重新測量，也可以在上一次測試完成后選擇重復進行；
7．為保證測量精度，特別當小電容量試品損耗小時，一定要保證被試設備低壓端（或二次端）絕緣良好，在相對濕度較小的環境中測量；
8．在進行大電容試品實驗時，儀器的接地與被試品接地，不應該在同一接地點，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，應注意高壓引線的絕緣距離及人員安全；
10．儀器應可靠接地，接地不好可能引起機器保護或造成危險。
11．儀器啟動后，除特殊情況外，不允許突然關斷電源，以免引起過壓損壞設備；
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．儀器應注意防潮，防劇烈振動；
14．當現場干擾較大，用工頻無法得到確定結果時，應使用異頻測量，其它情況應使用工頻測量。
15．當發出測量指令后，較長時間（1分鐘）屏幕上不出現測量結果，有可能是試品電容太大或死機造成，重新開機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。
17．打印機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。
八、儀器成套性
1、儀器主機 | 1 臺 |
2、高壓HVx測試電纜（紅色） | 1 根 |
3、低壓Cx測試電纜（黑色） | 1 根 |
4、低壓Cn測試電纜（黑色） | 1 根 |
5、CVT高壓輸入線 | 1 根 |
6、CVT低壓輸出線 | 1 根 |
7、220V電源線 | 1 根 |
8、地線 | 1 根 |
9、使用說明書 | 1 份
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10、出廠合格證 | 1 份
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11、保險管，打印紙 | 備用 |
12、出廠檢驗報告 | 1 份
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九、參考接線方法
電壓互感器 （1）一次側對二次側 A．接線見圖6 B．電壓為2kV C．正接法
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（2）一次側對二次側及地
A．接線見圖 7
B．電壓為2kV
C．反接法
（3）二次側對一次側及地
A．接線見圖8
B．電壓為2kV
C．反接法
2．電流互感器
（1）一次側對二次側（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，應放置在絕緣臺上，并保證絕緣距離
6. 標準電容器，標準介損器
（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
