變頻抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀

一 、概述

變頻抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀是發(fā)電廠、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。

儀器采用中文或英文菜單操作，微機(jī)自動(dòng)完成全過(guò)程的測(cè)量。

變頻抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀同樣適用于車(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)。

可用正、反接線方法測(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

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)
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)量線路組成，被試回路由被試品和測(cè)量線路組成。測(cè)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(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。

1、儀器結(jié)構(gòu)

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正接線電流檢測(cè)：只用于正接線測(cè)量，10μA～1A。輸入電阻<2Ω。

Cx反接線電流檢測(cè)：只用于反接線測(cè)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(hào)送到低壓側(cè)。隔離電壓20KV。

2、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。
三、技術(shù)參數(shù)

1、高壓輸出： 0.5 ～10kV，

每一檔增加500V，共有十檔，容   量：1500VA

2、準(zhǔn) 確 度： tgδ: ±(讀數(shù)*1.0%+0.04%)

Cx: ±(讀數(shù)*1.0%+5PF)

3.、分 辨 率： tgδ：0.01％   Cx：1pF

4、 測(cè)量范圍： 0.1% ＜ tgδ ＜ 50%

            3PF＜ Cx   ＜ 60000PF

10KV時(shí)，Cx ≤30000PF

        5KV時(shí)，Cx ≤60000PF

5.、電    源： AC 220V士10％   50士1Hz

6、諧波適應(yīng)： ≤3％

7、使用條件： -15℃－50℃    相對(duì)濕度＜80%

8、外型尺寸： 460（L）×335（W）×340（H）

9、重    量： 30 kg

四、面板

1、控制面板圖（圖 2）及高壓背板圖（圖3）

CX試品輸入：正接線時(shí)輸入試品電流，正接線時(shí)芯線（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（黑夾子），無(wú)屏蔽時(shí)，可懸空。

反接線時(shí)，CX試品輸入線不接或懸空。

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)：“退出"、“確認(rèn)"、“ "、“ "

       “退出"：對(duì)光標(biāo)所在的內(nèi)容否認(rèn)時(shí)，或者已完成該內(nèi)容。

“確認(rèn)"：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，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。

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。

（1）打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，儀器屏幕顯示如下圖4所示

（2）按“確認(rèn)" 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“退出" 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。

（3）按“確認(rèn)" 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“退出"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。

（4）按“確認(rèn)"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“退出"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。

其中，Cc 為校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)值包含了Cn 及高壓線對(duì)地電容的影響其值可取110pF。

（5）打開(kāi)“內(nèi)高壓允許"開(kāi)關(guān)，按“確認(rèn)"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。

（6）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“確認(rèn)"鍵即可打印。打印結(jié)果見(jiàn)圖10所示。

實(shí)際接線圖

（1）測(cè)C2：接線見(jiàn)圖13

A：接線盒內(nèi)末端對(duì)地打開(kāi)，二次接線全部懸空，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“確認(rèn)"鍵。按“↑"或“↓"鍵，選為“CV"。按“退出"鍵。

D：將光標(biāo)移至“測(cè)量電壓"選為1KV，按“退出"鍵；將光標(biāo)移至“開(kāi)始測(cè)量"處，按“確認(rèn)"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“確認(rèn)"鍵。

（2）測(cè)C1：接線見(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?。?！

應(yīng)注意高壓線應(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 及高壓線對(duì)地電容的影響其值可取110pF。

4．小電容試品的接線

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。

5．部分設(shè)備的接線方法可參考第九節(jié)《參考接線方法》；

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(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 ，高壓屏蔽線皮接被試設(shè)備高壓端;

將黑色低壓電纜從儀器面板上的Cx端引出 ，低壓芯線接被試設(shè)備低壓端L（見(jiàn)圖11）；低壓屏蔽線接被試設(shè)備屏蔽端E。（試品無(wú)屏蔽端則懸空）

HVx及Cx的芯線與屏蔽線之間嚴(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，高壓芯線接被試設(shè)備高壓端；低壓端接地(見(jiàn)圖12);此時(shí)的CX輸入線懸空；

注意HVx的芯線與屏蔽線嚴(yán)禁短接,否則無(wú)取樣，無(wú)法測(cè)量；

4．小電容試品的接線

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。

5．部分設(shè)備的接線方法可參考第九節(jié)《參考接線方法》；

七、注意事項(xiàng)

1．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，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(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）高壓電線雖出廠時(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（Cx）；高壓芯線與高壓屏蔽線均不允許接地和測(cè)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(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；

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．Cx測(cè)試電纜（黑色）                1根

4．低壓輸出測(cè)試電纜（CVT用，雙芯）       1根        

5、220V電源線                            1根

6．使用說(shuō)明書(shū)                             1份

7．出廠合格證                             1份

8．保險(xiǎn)管，打印紙                         備用