实验二.介质损耗角正切值的测量

高电压实验报告

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．预习要点：

概念：介质损耗、损耗角、交流电桥

判断：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。

推理：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。

相关知识点：介质极化、偶极子、漏导。

三．实验项目：

1．正接线测试

2．反接线测试

四．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：

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原理接线图如图 2-2所示，桥臂 BC接入标准电容 C N（一般 CN=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

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

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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C X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 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tgδ值很小的情况下，测量值应进行校正，其校正式如下：

五．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

六．实验接线：

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；

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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 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：

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 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。

八．实验报告：

本实验没有用西林电桥做，我们用更先进的仪器直接测得，方便可靠；一下是实验数据；tanδ=1.85,v=10kv,i=13.52mA.

最后测得c=4213pf。