介质损耗因数tanδ现场测量的干扰影响和消除方法

　　介质损耗因数tanδ现场测量的干扰影响和消除方法

　　1、电场干扰

　　被试设备周围不同相位(如 A、B、C三相)的带电体与被试设备不同部位间存在电容耦合，这些不同部位的祸合电容电流(干扰电流)沿被试品和电桥测量电路(正、反、侧接线)流过，形成电场干扰，对现场tanδ的测量造成误差。由于被试设备结构不同，其受电场干扰情况也不同。

　　2、电场干扰影响的消除方法

　　2.1 屏蔽

　　在部分停电的现场，对可能受到邻近带电物体电场影响的被试品，特别是直接与电桥连接的暴露的被试品电极，在可能条件下用内侧有绝缘层的金属罩、铝箔等加以屏蔽，屏蔽罩(箔)接地，以减少电场干扰的影响。

　　2.2 选相倒相法

　　对于干扰电源和试验电源同频率时，可以利用选相倒相法，通过计算的方法消除干扰电流对被试品从高压端、中间电容屏或末端电容祸合的影响。一般情况下，测量时将电源正、反倒相各测一次即可，若作反接线测量，且测得的tanδ≥15%时，应将电源另选一相测试，使tanδ≤15%为止。

　　当tanδ﹤10%时，实际tanδx可简略地按下式计算：

　　tanδx=(R32tanδ1-R31tanδ2)/(R31-R32)

　　Cx=(CnR4/2)×[(R32+R31)/(R31R32)]

　　式中：

　　tanδ1、tanδ2——倒相前的tanδ;

　　R31、R32——倒相前后的R3值。

　　应用选相倒相法所引起的误差在一般高压电桥允许的误差范围内。

　　2.3 干扰平衡法

　　2.3.1 原理

　　当干扰源特别强，利用特制的可调电源加到桥体上，可以消除干扰对电桥平衡和对测量的影响。

　　图1-1为以反接线为例在R3臂上加反干扰源测量tanδ的原理图。

　　图1-1 R3臂加反干扰源原理图

　　在西林电桥的R3臂并接一个特制可调的电源(反干扰电源，电动势Es，内阻Zs),首先，|Zs|>>|R3|，反干扰源的并接，不影响干扰电流Ig、Ig3、Ig4的分布。又因为有1/ωCx>>R3，1/ωCn>>|Z4|，所以反干扰源电流Is主要是流过R3和Z4臂，即：

　　Is=Is3+Is4

　　如果电桥R3及R4臂正好置于试品真实tanδ对应位置，调节Es，使之满足：

　　Is3+Is4=0

　　则(Is3+Ig3)R3=△UBE=0

　　因而 Is4+Ig4=0

　　这就表示流过检流计的干扰电流Ig4与反干扰电Is4之和为零，电桥处于平衡。这时再加试验电压，电桥仍能处于平衡，即能得到较准确的tanδ值。

　　2.3.2 操作步骤

　　a) 按常规的tanδ测量方法接好线(不加试验电源)，将反干扰电源的两个输出端分别接入电桥的Cx端和E端(或者是Cn端和E端，或者是Cx端和Cn端)。

　　b) 将电桥的R3调整在估计的测量值位置上(例如，试品电容为100pF左右时可将R3调整在大约为1500Ω的位置上)，R3预调得越准确，一般一次调整反干扰电源装置，即可一次平衡成功，测试数据准确。

　　c) 合上电桥检流计电源，将检流计灵敏度放在适当位置，观察因电场干扰造成的检流计指示值，以不超过2/3刻度为宜。

　　d) 合上反干扰装置的电源，先调整反干扰装置输出的反干扰电流“幅值”，后调整其相位，使检流计在灵敏度zui大时，指示zui小为止。

　　e) 固定反干扰电源装置的“幅度”和“相位”，将检流计调至零位，然后合上试验电源，按常规试验方法进行tanδ测量的平衡操作。

　　f) 将试验电压降到零，反干扰装置的“幅值”与“相位”保持不变，将灵敏度调至zui大位置。若检流计指示很小，所测数据即为正确值。

　　g) 若测试数据要求相当精确时，可重复d)、e)两项操作或进行电源正、反相测量。

　　2.4 移相法

　　电桥采用移相电源，如图1-2所示。由于干扰电流I'的相位在该被试设备的位置是不变的，所以调节电桥电源电压U的相位，Ix的相位便相应的变化，于是可以改变I'和Ix的夹角。当调节移相器使它们的夹角为零的时候，上述δ'即等于δ，见图1-3。设在开关K的正、反两种不同位置下将电桥调节到平衡，所得电桥读数为C4、R'3和C4、R"3，则被试品介质损失角为：

　　tanδ=ωC4R4

　　电桥的两次电容测量值为：

　　C'x=Cn(R4/R'3)×[(1/(1+tan2δ)]≈Cn(R4/R'3)

　　C"x=Cn(R4/R"3)×[(1/(1+tan2δ)]≈Cn(R4/R"3)

　　它们分别正比于I'cx和I"cx。

　　图1-2 用移相电源消除干扰

　　图1-3 用移相电源时的电流相量图

　　被试品的实际电容值(正比于Icx)为：Cx=(C'x+C"x)/2≈(CnR4/2)[1/R'3+1/R"3]。

　　找出相应于夹角为零的移相器位置的方法如下：在图1-2中将B与D短接，并将R3放在zui大，此时干扰电流I'及由电源供给的被试品电流Ix均流过检流计G，它们的路径由图中虚线箭头所示。调节移相电源的相角和电压幅值，使检流计指示为zui小，此时即表示上述夹角接近零。断开电源，保持移相电源相位，拆除BD短路，正式开始测量，将电压升至所需电压，若K在正、反位置下的tanδ值相等即说明移相效果良好。

　　用移相法测试操作比较复杂。

　　2.5 异频法

　　通过改变试验电源的频率为47.5Hz和52.5Hz(或45Hz和55Hz)，利用高压电桥原理，并运用离散付里叶变换等算法，将50Hz干扰信号从测试信号中分离。

　　2.6 其他

　　有利用光纤传递信号，隔离高压，抗外电场干扰等其他方法。

　　3、磁场干扰

　　当电桥靠近电抗器等漏磁通较大的设备时可能会受到磁场干扰。通常，这一干扰主要是由于磁场作用于电桥回路所引起。为了消除干扰的影响，一般可将电桥移动位置(约数米)，即可移到磁场干扰较小或影响范围以外。若不可能，则也可以在检流计极性转换开关处于两种不同位置时将电桥平衡，求得每次平衡时的试品介质损失角及电容值。然后再求取两次的平均值来消除磁场干扰的影响。

　　4、其他影响因素

　　4.1 其他影响因素有：

　　(a) 电桥配套的标准电容器BR-16绝缘受潮;

　　(b) 电桥接线插座的屏蔽不良;

　　(c) 被试品与电桥的连接电缆(屏蔽线)长度超过10m;

　　(d) 被试物电极的绝缘电阻和杂散电容。

　　4.2 消除方法

　　高压电桥和ZC-221抗干扰介质损耗测试仪应定期校验，试验时保证接线完好，不受潮;被试物周围的杂物应予清除。