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1、目录1、实验简介及测量电路图12、过零点比较法的基本原理23、硬件结构图34、器件型号与参数65、参考文献71、实验简介及测量电路图绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在 其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。介质损耗指的是 电介质在电场作用下引起的能量损耗，主要分为三种形式：漏导引起 的损耗、电介质极化引起的损耗、局部放电引起的损耗。直流电压作 用下电介质里的损耗主要是漏导损耗，用绝缘电阻或漏导电流表示就 可以了，因此平常讨论的介质损耗均为针对交流电压作用下电介质中 的损耗。高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。 在高压预防性试验中，介质损耗因素的
2、测量属于高准确度测量，通常 是在被测试品两端加以工频50Hz的高电压(10kV)，使被测试品流 过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角6的正切值 来反映被测试品的介质损耗大小。这种高电压、微电流、小角度的精 密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还 需要具有较强的抗干扰能力。过去介质损耗角的测量采用模拟测量方法，主要有谐振法、瓦特 表法和电桥法，谐振法只适用于低压高频状态下的测量。瓦特表法是 由介质损失的功率和经过的电流计算求得，瓦特表法由于测量准确度 低，现已基本淘汰。电桥法是采用交流电桥差值比较原理，准确度相 对较高，其典型代表是西林电桥，见图1所示。由电桥
3、平衡条件可得 出被试品的电容值 Cx 及 tan6 : CX=(R4/R3)CN tan6 =3 C4R4 测量电路图如下:團1西林电桥原理图2、过零点比较法的基本原理过零点电压比较法是测量2个频率相同、幅值相等、相角差小的正弦电压波之间的相角差的方法。如图1满足上述条件的2个正弦波电压可分别表示为u1 = A1 sin 3 t (1)u2 = A2 sin(3 t+0 )(2)幅值相同的情况下A1 = A2 = A。它们之间的差值电压可以表示为u3 = A2 sin(3 t+0 ) A1 sin 3 t 二B cos(3 t+0 /2)(3)，在这 里 B=2 Asin(0 /2) o 当
4、t=0 时,u3=Asin(4)或 0 二arc sin(u3/A) (5)这说明，当测量到u3后，2个正弦波之间的相角差 就可以计 算得到，并由此算出介质耗值。如果2个正弦波的幅值不等，但t=0 的条件能够严格满足时，依然可以计算得到2弦波的相角差。然而在 实际的测量中，t=0的条件是难以满足的，且偏差量将直接影响相角 的测量误差。有一些测量介质损耗的方法是基于正确检测出2个正 弦波过零点的时间，再由弦波的频率和时间计算出相角差的。该方法 准确测量的前提条件是过零点的测量要十分精确。因为高压电器设备 的介质损耗一般在百分之零点几到百分之几之间，而百分之零点一对 应于电角度约为3，要求在现场的
5、干扰环境下，以电角度3的误 差稳定地检测过零点，显然有很大的难度。当满足2个被比较电压 的幅值相等的条件下，过零点电压比较法允许在过零点附近检测2个 正弦波的电压差，而不严格要求是在过零点上测量。图241?! i$0Zr 二丄r 为在保证正弦波的幅值不变的情 况下过零点附近差值电压的变化情况。由图可见，在过零点附近即使 测量点有一定偏差，其差值电压也不会有明显的变化。对电压差值测 量允许在过零点附近，而不要求精确地在过零点测量，这就大大地放 松了对测量设备的要求，允许用较低精度的测量方法实现高精度的测 量。这种方法的特点是电路简单，对启动采样电路、A/D转换电路要 求不高，且以过零点附近两个正
6、弦波的平均电压差来评价两正弦波的 相位差，所以抗干扰扰能力强。但要求满足的测量条件十分苛刻，如 要求两个被测的正弦波谐波分量和谐波相位相等，增大了测量难度。 实验原理图如下：图3过零时養比较法原理图3、硬件结构图电压、电流互感器主要是把被测线路的强电信号转换成可以被测量 的交流小信号。交流小信号通过运算放大器进行幅值调整之后，采用 8阶butterworth低通滤波器消除谐波的干扰，然后用过零比较器 对滤波之后的小信号进行整形变成方波，通过逻辑异或变换输出2 个小信号的相位差的窄脉宽，用TI公司的TMSLF2407A DSP,用内 部40Mhz的定时器去计算脉宽的时间，同时测量被测电网的频率，
7、 就可以计算出介质损耗角和tg。计算结果通过485总线传送至上位 控制计算机。画3酸件框團4、关键器件型号与参数型号生产厂家性能2816Haefely高压输出12kV/200mA,介损误差1%0.0001（抗干扰方式、指标不祥，估计是移相），正反接线方式，C / L / R测量，总重量104kg。M4000DOBLE高压输出10kV/300mA,介损误差1% 0.0004（变频抗干扰，20倍），正反接线方式,C / L / R测量，笔记本+WINDOWS, 4570Hz, 重量66kg。AI-6000泛华电子10kV/200mA，介损误差1%土0.0004，变频法4565Hz，抗干扰2： 1,正、反（含高、低压 侧屏蔽）接线方式，CVT自激法，C / L / R测 量，模拟西林电桥和电流比较仪电桥，试验室介 损精度达到精密电桥标准，29kg。5、参考文献高电压技术 赵智大中国电力出版社 发电厂熊信银 朱永利中国电力出版社 继电保护刘学军中国电力出版社 电机学周鄂，等.水利电力出版社
