测量高电压绝缘介质损耗的方法

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1、测量高电压绝缘介质损耗的方法：电力系统中检测高电压设备的运行可靠性尤其是电气绝缘方面是否存在缺陷，介质损耗测量是不可或缺的参照指标。本文介绍了当前流行的几种介质损耗的测量方法，分析了传统介质损耗测量方法的特点和优劣势，阐述了新型介质损耗测量方法的原理，并对未来介损测量方法作了展望。　　关键词：高电压；介质损耗；测量方法　　　　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

2、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。对绝缘介质损耗的研究历来是国际社会攻关的课题，在实践中各国也积累了一些有益的经验和做法，随着工业化与信息化的日渐融合尤其是计算机技术的快速发展，在传统的绝缘介质损耗测量方法的基础上，电子控制的更趋自动化和高稳定性精确性的测量方法在不断涌现。　　一、传统的介质测量方法　　(一)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

3、型高压电桥。其中最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。　　西林电桥法的测量原理是用标准电容和电阻将测试品进行比较性的模拟测量。因为它的模拟电路较为复杂，对元器件的要求比较高。随着电力电子技术和计算机技术的快速发展，数字化测量方法逐渐取代弊端较多的模拟方

4、法，其原理是利用传感器从试验品上取得电压和电流信号，经预处理后再进行数字化，之后输至计算单元，算出相位差，最后得到测量值。由于利用了计算机技术，使得模拟电路结构简化，提高了仪器的性能。目前许多装置就是基于此原理，像PSC型介质损耗自动测量仪，即为利用电流比较仪线路进行平衡的，采用这一装置能够达到很高的测量精度。　　(二)伏安法　　伏安法是最常用也是最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

5、断升级，测量数据的处理效率大大提高，而且精准度也得到保证。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。　　二、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

6、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。　　三、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，最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精准度。　　然而，谐波分析法的软肋也是很明显的。由于现实中电X频率的不稳定与采样误

7、差，极为容易造成对采样信号作DFT时出现偏差，数据不真实影响最终测量结果，因此又多出了一道消除偏差的程序，从而增加了麻烦。　　四、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同性问题。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同性；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。技术层面上看，将异