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电气设备绝缘介质损耗测量方法

  • 发布日期:2020-04-16      信息来源:奔驰宝马娱乐官方网站      浏览次数:176
    • 在介损测量技术中,自动平衡电桥发展快,是较有前途的介损测试仪,但系统构成比较复杂,小型方便程度不够,成本较高。单片机的问世和迅猛发展,使得介损测量技术又有了新的发展。由于介损的测量属于高电压、微电流、小角度的精密测量,测量系统需具有很高的灵敏度和准确度,抗干扰能力要强,因此选择测量方法更为重要。本文对电气设备绝缘介质损耗测量方法进行了研究。
          1、绝缘介质损耗从能量守恒定理角度来说,在交流电压的作用下,绝缘介质必定会在其内部产生一定的损耗,这些损耗包括绝缘介质极化产生的损耗、绝缘介质界面因放电产生的损耗以及绝缘介质内部放电产生的损耗等。当前电力系统中不少事故都是由于绝缘故障造成的,尤其是在高电压情况下绝缘介质极易发生大面积的损耗,进而影响电力输送,严重的会造成电力系统瘫痪。因此,及时对介质绝缘性进行事先检测,是消除介质绝缘性差隐患、提高电力系统安全稳定运行的有效措施。
          2、电介质损耗的形式2.1电介质电导引起的损耗因电介质材料结构的缘故,它总会有一定的电导G存在,所以电介质在电场作用下,根据欧姆定律可知,它就会产生一定的电流,这种电流叫做泄漏电流。电介质如果有泄漏电流i流过,由焦耳定律可知,电介质的发热量Q=i2Rt(R是电介质的绝缘电阻,与G互为倒数,t是时间),也就是说电介质产生了能量损耗。
          2.2电介质极化引起的损耗电介质如果是施加于直流电压,它的损耗与施加于交流电压时的损耗是有区别的:因为在直流电场中带电质点(主要是离子)只沿着该电场进行一次位移有限制的定向移动,不会出现往复性位移,也就不会产生周期性极化,所以消耗的能量非常小,这种能量损耗主要是由上述所提及的电导引起的。
          2.3电介质局部放电引起的损耗实际上,固体绝缘材料里因制造工艺问题,都会存在一些气隙或油隙。当交流电压作用于固体绝缘材料时,固体绝缘材料里各层的电场分布情况是这样的:固体绝缘材料的介电常数与电场之间存在着反比关系。而固体绝缘材料的泄漏电流比气体或油隙绝缘材料的泄漏电流大得多,也就是说气体或油隙绝缘材料的泄漏电流非常微小,由反比关系可以知道加在气隙或油隙上的电场强度就比固体绝缘材料的要大得多。
          3、介质损耗测量常用方法
          3.1电桥法电桥法是介损测量领域长期采用的一种方法,而传统的测量方法主要就是指西林电桥法。分析来看,当前流行的电桥分西林型高压电桥和电流比较仪型高压电桥。其中为典型的要数西林电桥,所谓的电桥法也即西林电桥法。西林电桥属于比较同类阻抗元件的电桥,它的标准阻抗和被测阻抗都是电容器。在强高压下进行高精度的介损测量是西林电桥的突出优势,倘若采取特殊的措施甚至可以在强磁干扰下进行颇高精度的测量;而电流比较仪型高压电容电桥的原理是用变压器的比例臂代替普通的阻抗臂,以提高测量的准确度,如若配以专门的辅助电路,可以实现自动平衡电桥。
          3.2伏安法伏安法是常用也是成熟的一种传统方法,其工作原理是借助被测试品的端电压向量和流过被测试品电流向量之比,得到被测试品的阻抗向量,根据Zx的实部和虚部,进一步计算求得介质损耗值tgδ。这种测量方法在精密计算机引入后进一步得到更新完善,基于测量系统的不断升级,测量数据的处理效率大大提高,而且度也得到保证。电力电子技术的渗入使介质损耗测量技术进入一个新时代。
          3.3过零点时差比较法过零点时差比较法是数字化测量介质损耗中较早采用并且效果明显的一种方法。其主要原理是通过比较施加于介质上的电压U和电流I的过零时刻两个值,求得两个值之间的相位差,从而求得介质损耗角。与此同时,再用脉冲技术求得两个值的值差。若计数器显示的脉冲数为n,而计数器的频率为f,则△t=n/f,测量装置对损耗角的分辨率也就是2л/Tf。由此可见,只要计数器频率足够高,就可以保证较高的分辨率。过零点时差比较法的优点在于测量的分辨率高,容易数字化处理,其缺点是极易受谐波干扰,导致测量数值不准,这也是过零点时差比较法使用程度不高的主要原因。 3.4谐波分析法谐波分析法的工作程序是首先由波形采集装置u和i的时域波形同步地转换为数字波形并存储,然后计算机将两个数字波形调入内存,用离散傅立叶变换出两个信号的基波,后由特定的换算公式求出绝缘介质损耗角和等值电容。谐波分析法的关键步骤是基于傅立叶变换作等量,考虑到三角函数的正交性,傅立叶变换求解电压和电流的基波是不受高次谐波的影响,也不会受仪器电子电路所产生的零漂影响,因此可以达到比较高的稳定性和测量度。
          3.5异频电源法异频电源法是一种全新的抗干扰方法。其原理是在介质损耗测量中测试电源频率偏离干扰电源频率,通过频率识别或滤波技术排除干扰电源的影响。实际上tgδ是随着频率的变化而变化的,这就出现了不同频率下的介质损耗测量结果的等tong性问题。异频电源频率不能偏离工频太远,否则测量结果与工频下的损耗值失去等tong性;但也不能偏离太近,否则又会增大频率分辨的难度,同样会造成较大的误差。
          4、结语总之,目前当设备介质损耗出现负值时,随着电压的升高,介质损耗角偏差减小时,由于试品等值串联电容中有另一个支路的电流流入接地,使电流与电压之间角成90°,导致设备介质损耗出现负值。尽管目前针对设备介质损耗出现负值的问题已经有了一定的了解,但是,在实际设备介质损耗试验时,依然无法直接解决更多出现的问题。 
       

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