四川大学电气信息学院高电压技术实验报告.doc

四川大学 电气信息学院 高电压技术实验报告姓名：XXXXX学号：07430XXX专业：电气工程及其自动化实验二 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．相关知识：介质极化、偶极子、漏导三．实验任务：1．正接线测试 2．反接线测试四．接线方式：（a） 高压试验源 （ b） 正接线 （c） 反接线 （d） 对角接线 图2- 1 QS1西林电桥试验接线图QS1电桥在使用中有多种接线方式，即图2-1（b）所示的正接线，图2-1（c）所示的反接线，图2-1（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+R36025104五．工作原理：1、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：（1）、绝缘介质的整体受潮；（2）、绝缘介质中含有气体等杂质；（3）、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2、工作原理分析：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。

图2-2 QS1西林电桥面板图 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： 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/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，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），便于直读六．仪器设备：1、50/5试验装置 一套2、水阻 一只3、电压表 一只4、QS1电桥 一套5、220Kv脉冲电容器（被试品） 一只七．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八．实验结果： 实验测得：tgδ=1.3% 由可求得Cx 其中CN -=50P, R4=10000/π，R3=171Ω, ρ=0.8,n=60,故Cx =4206P九．实验分析：1）、实验图： 正接线 反接线 对角接线2）测量介质损耗角正切值tg的意义介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损测量介质损耗因数是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷例如：某台变压器的套管，正常tg值为0.5％，而当受潮后tg值为3.5％，两个数据相差7倍；而用测量绝缘电阻检测，受潮前后的数值相差不大。

由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度，所以在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用变压器、发电机、断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定3）介质损耗是表征介质交流损耗的参数（直流损耗用电导就可表征），包括电导损耗和电偶损耗；测量tgδ值对检测大面积分布性绝缘缺陷或贯穿性绝缘缺陷较灵敏和有效，但对局部性非贯穿性绝缘缺陷却不灵敏和不太有效中性介质的介质损耗主要是电导损耗，极性介质的介质损耗则由电导损耗和电偶损耗两部分组成4）利用西林电桥测量tgδ的结果会受到一系列外界因素的影响，主要有：外界电磁场的干扰、温度的影响、测试电压的影响、试品电容量的影响、试品表面泄露的影响十．实验总结及误差分析在实际测量中，若忽略 R3的分布电容和残余电感以及 R 4上的分布电容和残余电感对电路的影响， 只考虑检流计G 两端对地的寄生电容 C’3、 C’4 和泄露电阻 R’3 ， R’4 则其等效电 路如图 2所示由图2可见将上述四个式子代入( 1 ) 式， 使等式两边的实部相等， 可得到由上式可知， Q S 1 型高压交流平衡电桥测量介质损耗tgδ值与检流计 G两端对地的寄生 电容 C’3、C’4 和泄露电阻 R’3 、R’4 有关。

所以， 在实际测量中， Q S 1型高压交流平衡电桥测量介质损耗 tgδ值的绝对误差为：相对误差为由于Q S 1 型高压交流平衡电桥主要技术参数为： 额定工作电压 1 0千伏，试品电容寄生电容C’3、C’4又都是 p F级电容， 故相对误差可简化为：由上式知， 若R’4和C’4均为一定值时，C’4值越大即介质损耗 tgδ值越大， 则相对误差就越大，说明测量越不准确若R’4=∞和C’4=0时， 不论C’4为何值即介质损耗tgδ为任何值，则相对误差γ= 0 因此Q S 1型高压交流平衡电桥测量介质损耗tgδ值是受到寄生电容C’3、C’4和泄露电阻R’3 、R’4的影响十一、实验感想及改进通过实验及前面分析，由于检流计G两端对地的寄生电容C’3、C’4和泄露电阻R’3 、R’4 的存在， QS1型高压交流平衡电桥测量介质损耗tgδ值就会产生误差为了克服寄生电容C’3、C’4 和泄露电阻R’3 、R’4给测试带来的影响，在电桥Z3 、Z4 臂的连接点 D与地之间， 串接一个附加电源“ E”，如图11-1所示附加电源“ E”是一个与试验回路同频且可调整电压大小( 0 ～ 2．5 v ) 及相位( 0 ～ 1 8 0O ) 的隔离电源。

调整E使之与 R 3 和Z4的电压降大小相等 、方向相反这样， 由于 A、B两点的电位与地相等，就可使寄生电容C’3、C’4和泄露电阻R’3 、R’4的两端同电位而无电流，不再影响测试结果， 消除由寄生电容C’3、C’4所产生的误差 图 11-1 克服检流计两测桥臂对地的寄生电容和泄露电阻对测量的影响 实验二．避雷器试验一．实验目的：了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、具体内容、试验标准及试验方法二．相关知识：大气过电。