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：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：1正接线测试2反接线测试三实验说明：绝缘介质中的介质损耗（P=C u2 tg）以介质损耗角的正切值(tg)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tg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：检流计调谐钮 检流计调零钮C4电容箱（tg） R3电阻箱微调电阻（R3桥臂） 灵敏度调节钮检流计电源开关 检流计标尺框+tg/-tg及接通/断开/接通切换钮检流计电源插座 接地低压电容测量 分流器选择钮桥体引出线图2-1 QS1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CN（一般CN=50pf），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2-1 QS1西林电桥面板图 即： （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： （式2-2）在电桥中，R4的数值取为=10000/=3184（），电源频率=100，因此： tg= C4（f） （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tg值（实际上是刻度成tg（%）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tg值，标准电容可选配0.001f（可测CX范围为300pf10f）或0.01f（可测CX范围为3000pf100f）3分流电阻的选择及tg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tg值很小的情况下，测量值应进行校正，其校正式如下：tg为实测值，tg为校正量，tgX为校正后的值。表2-1 分流器挡位选择表试品电容量（pf）300080001940048000400000分流开关刻度（A）0.010.0250.060.151.25分流系数n100+R36025104三仪器设备：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）一只四实验接线：（a） 高压试验源 （ b） 正接线 （c） 反接线 （d） 对角接线 图2-3 QS1西林电桥试验接线图五实验步骤：首先按图2-3所示的正接线法接好试验线路；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；根据被试品电容量确定分流器挡位；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；合上试验电源，升至所需试验电压；把极性切换开关转至“+ tg”位置的“接通”上；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；调节检流计灵敏度旋钮，使光带达到满刻度的1/32/3为止；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；电桥平衡后，记录tg、R3、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；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。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）按图2-4所示的反接线法接好试验线路（选做）；并按操作步骤调节电桥，测出被试品的tg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