高电压技术实验实验报告(二)

----高电压技术实验报告

高电压技术实验报告

学院电气信息学院

专业电气工程及其自动化

实验一．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=ωC 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

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

N

（一般C

N =50pf），桥臂BD由固定的无感电阻R

4

和可调电

容C

4并联组成，桥臂AD接入可调电阻R

3

，对角线AB上接

QS1西林电桥面板图

入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。

高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4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：

BD CB AD CA U U U U =

即： BD

CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1）

各桥臂阻抗分别为：

X

X X

X CA R C j R Z Z ⋅+=

=ϖ1 44441R C j R Z Z BD ⋅+==ϖ

33R Z Z AD == N

N CB C j Z Z ϖ1=

= 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：

3

4

R R C C N X ⋅

= 44R C tg ⋅⋅=ϖδ （式2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此：

tg δ= C 4（μf ） （式2-3）

即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。 2）接线方式：

QS1电桥在使用中有多种接线方式，如下图所示的正接线、反接线、对角接线，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（C X 、C N 、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 δ值，标准电容可选配0.001μf （可测C X 范围为300pf ～10μf ）或0.01μf （可测C X 范围为3000pf ～100μf ）

3．分流电阻的选择及tg δ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R 3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R 3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 δ值很小的情况下，测量值应进行校正，其校正式如下：δδδtg tg tg X ∆-=

()ρ

ρωδ+--⋅=

∆34100R n R C tg N

tg δ为实测值，Δtg δ为校正量，tg δX 为校正后的值。

四．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

五．实验接线：

（a ） 高压试验源 （ b ） 正接线 （c ） 反接线 （d ） 对角接线

QS1西林电桥试验接线图

六．实验步骤：

⑴．首先按上图所示的正接线法接好试验线路；

⑵．将R 3、C 4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“+ tg δ”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R 3使光带收缩至最窄，然后调节C 4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C 4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tg δ、R 3、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C N ；

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： n

R R R C C N x 3

34100+⋅+⋅

=ρ

式中，C N ------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tg δ值和C X 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。

七．实验结果

在实验中我们选择的仪器是XHJS1000A 型变频电源，其主要功能是将频率为

50Hz 的工频交流电转化成频率为40-45Hz 的 交流电，以防止工频交流电的干扰 1.正接线法 1）实验接线图