介质损耗角正切值的测量
介质损耗角正切值的测量介质损耗角正切值的测量 一.实验目的一.实验目的 学习使用 QS1 型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二.实验项目二.实验项目 1 1.正接线测试.正接线测试 2 2.反接线测试.反接线测试 三.实验说明三.实验说明 绝缘介质中的介质损耗(PωC u2 tgδ)以介质损耗角δ的正切值tgδ来表征, 介质损耗角 正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有 效的,因而被广泛采用,它能发现下述的一些绝缘缺陷 绝缘介质的整体受潮; 绝缘介质中含有气体等杂质; 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多,主要有平衡电桥法(QS1) ,不平衡电桥法及瓦特表法。 目前,我国多采用平衡电桥法,特别是工业现场广泛采用QS1 型西林电桥。这种电桥工作 电压为 10Kv,电桥面板如图 2-1 所示,其工作原理及操作方 法简介如下 ⑴.检流计调谐钮⑵.检流计调零钮 ⑶.C4 电容箱(tgδ)⑷.R3 电阻箱 ⑸.微调电阻ρ(R3 桥臂)⑹.灵敏度调节钮 ⑺.检流计电源开关⑻.检流计标尺框 ⑼.tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 ⑽.检流计电源插座⑾.接地 ⑿.低压电容测量⒀.分流器选择钮 ⒁.桥体引出线 图图 2 2- -1 1QS1QS1 西林电桥面板图西林电桥面板图 1. 工作原理 原理接线图如图2-2所示, 桥臂BC接入标准电容C(一般CN50pf) , N 桥臂 BD 由固定的无感电阻 R4和可调电容 C4并联组成,桥臂 AD 接入可调电阻 R3,对角线 AB 上接入检流计 G,剩下一个桥臂 AC 就接被试品 CX。 高压试验电压加在 CD 之间,测量时只要调节R3和 C4就可使 G 中的电流为零,此时电桥达 到平衡。由电桥平衡原理有图图 2 2- -1 1QS1QS1 西林电桥面板图西林电桥面板图 U CA U CB U AD U BD Z CA Z CB Z 即 AD Z BD (式 2-1) 各桥臂阻抗分别为 将各桥臂阻抗代入式 2-,并使等式两边的实部和虚部分别相等,可得 C X C N R 4 R 3 tgC 4 R 4 (式 2-2) 在电桥中,R4的数值取为10000/π3184(Ω) ,电源频率ω100π,因此 tgδ C4(μf)(式 2-3) 即在 C4电容箱的刻度盘上完全可以将C4的电容值直接刻度成 tgδ值(实际上是刻度成 tgδ ()值) ,便于直读。 2.接线方式 QS1 电桥在使用中有多种接线方式, 即图 2-3 (b) 所示的正接线, 图 2-3 (c) 所示的反接线, 图 2-3(d)所示的对角接线,另外还有低压测量接线等。 正接线适用于所测设备两端都对地绝缘的情况,此时电桥的D 点接地,试验高电压在被试 品及标准电容上形成压降后, 作用于电桥本体的电压很低, 测试操作很安全也很方便, 而且 电桥的三根引出线(CX、CN、E)也都是低压,不需要与地绝缘。 反接线适用于所测设备有一端接地的情况, 这时是 C 点接地, 试验高电压通过电桥加在被试 品及标准电容上,电桥本体处于高电位, 在测试操作时应注意安全, 电桥调节手柄应保证具 有 15kv 以上的交流耐压能力,电桥外壳应保证可靠接地。电桥的三根引出线为高压线,应 对地绝缘。 对角接线使用于所测设备有一端接地而电桥耐压又不够, 不能使用反接线的情况, 但这种接 线的测量误差较大,测量结果需进行校正。 低压接线可用来测量低压电容器的电容量及tgδ值,标准电容可选配0.001μf(可测 CX范 围为 300pf~10μf)或 0.01μf(可测 CX范围为 3000pf~100μf) 3.分流电阻的选择及 tgδ值的修正 QS1 电桥可测试品范围很广,试品电容电流变化范围也很广,但电桥中R3的最大允许工作 电流为 0.01A,如果试品电容电流超过此值,则必须投入分流器,以保证R3的安全工作,分 流器挡位的选择可按表2-1 所列数据进行。 在投入分流器后所测 tgδ值很小的情况下,测量值应进行校正,其校正式如下 tgδ为实测值,Δtgδ为校正量,tgδX为校正后的值。 表表 2 2- -1 1分流器挡位选择表分流器挡位选择表 试品电容量(pf) 3000 分流开关刻度 (A) 分流系数 n 三.仪器设备三.仪器设备 50/5 试验装置一套 水阻一只 电压表一只 QS1 电桥一套 220Kv脉冲电容器(被试品)一只 100R36025104 0.01 8000 0.025 19400 0.06 48000 0.15 400000 1.25 四.实验接线四.实验接线 ((a a))高压试验源高压试验源(( b b))正接线正接线((c c))反接线反接线((d d))对对 角接线角接线 图图 2 2- -3 3QS1QS1 西林电桥试验接线图西林电桥试验接线图 五.实验步骤五.实验步骤 ⑴.首先按图 2-3 所示的正接线法接好试验线路; ⑵.将 R3、C4以及灵敏度旋钮旋至零位,极性切换开关放在中间断开位置; ⑶.根据被试品电容量确定分流器挡位; ⑷.检查接线无误后,合上光偏式检流计的光照电源,这时刻度板上应出现一条窄光带,调 节零位旋钮,使窄光带处在刻度板零位上; ⑸.合上试验电源,升至所需试验电压; ⑹.把极性切换开关转至“ tgδ”位置的“接通Ⅰ”上; ⑺.把灵敏度旋钮旋至 1 或 2 位置,调节检流计的合频旋钮,找到检流计的谐振点, 光带达 到最宽度,即检流计单挡灵敏度达到最大; ⑻.调节检流计灵敏度旋钮,使光带达到满刻度的1/3~2/3 为止; ⑼.先调节 R3使光带收缩至最窄,然后调节C4使光带再缩至最窄,当观察不便时,应增大 灵敏度旋钮挡(注意在整个调节过程中,光带不能超过满刻度) ,最后,反复调节ρ和C4并 在灵敏度旋钮增至 10 挡(最大挡)时,将光带收缩至最窄(一般不超过4mm) ,这时电桥 达到平衡; ⑽.电桥平衡后,记录tgδ、R3、ρ值,以及分流器挡位和所对应的分流器电阻n,还有所 用标准电容的容量 CN; ⑾.将检流计灵敏度降至零,把极性旋钮旋至关断,把试验电压降至零并关断试验电源,关 断灯光电源开关,最后将试验变压器及被试品高压端接地。 ⑿.计算被试品电容量 式中,CN------标准电容的容量(50pf 或 100pf) n------分流器电阻值(对应于分流器挡位,如表2-1 所列) ⒀.按图 2-4 所示的反接线法接好试验线路(选做) ;并按⑵~⑿操作步骤调节电桥,测出 被试品的 tgδ值和 CX值。 注意反接线法桥体内为高压,电桥箱体必须良好接地,电桥引出线应架空与地绝缘。操作 时注意安全。 六、实验结果 本实验并没有用西林电桥做,用更先进仪器直接测得,方便可靠。 Cx/μF 第一次第二次 2.849 2.960 tanδ 第三次 2.848 2.958 平均值 2.849 2.961 正接 反接 4.278 4.299 2.850 2.965