便携式电容器测试仪的设计

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1、便携式电容器测试仪的设计　　摘　要：利用变频逆变电源配合钳形电流表构成简洁、实用电容测试仪，并介绍其技术指标和使用特点。　　0引　言　　现代电力系统中，广泛采用电容器作为补偿负序、滤波、抽压等装置。为了增加耐压和容量，电容器往往采取串并联的方法，一旦电容串(并)联连接，对外就呈现出总的容量值，普通的电容测量仪器就无法在线测量出其中某个电容的数值。要想测得某个电容的容量，就要把该电容从并联系统中拆除下来，实际操作非常复杂，并在恢复时，极易出现保险断裂和接触不良的现象，造成电容器系统投入后，差压保护动作跳闸。基于此，

2、介绍一种实用电容器测试仪。　　1电容测试仪原理　　为了实现不拆线、模拟在线运行状态的测量，可以在母线上(如图1，AI、AII)对并联电容施加交流电压，然后利用电流钳形表分别测量每个被测电容的电流，通过公式X=U/I计算出电容的容抗;还可以根据公式Rx=Xc/tan(90°-q)计算出电容的损耗(R是电容器的电阻，q是施加电压和电容电流之间的相位角)，从而判别电容器缺油、碳化以及受潮等情况。 　　1.1施加电压　　根据计算，对于牵引供电系统现在使用的4.51F的电容，要想取得1A的电流，施加的工频电压在700V以上

3、，为了保证操作者的人身安全和测试仪器的安全，必须设法降低施加电压。设计中采用了变频的方式，如采用100Hz电压时，对于同一电容器，施加电压可降低2倍;采用200Hz电压时，可降低4倍。为了保证电容器测试后，不储存电荷，施加电压也不宜过高，选用12V。对1“F电容，在5OHz时的容抗为3.18k12，采用12V电压时，钳形表所测得的电流约为4mA。这样用钳形表测量4mA电流时，输出精度就是电容测量的精度。　　普通电流表要保证测量毫安级电流的准确度是很容易做到的，但对于钳形电流表来说，却是非常困难的，要受到钳口的大小

4、、闭合缝隙以及导线在钳口中的位置等诸多因素的影响。更为严重的是在牵引供电系统谐波的干扰下，一个毫安级钳形表的空载测量值在2A以上，根本无法在现场应用。要想从改进钳形表测量精度上保证电容的测量精度，几乎无法实现。从现场的测试结果来看，钳形表测量到的主要是2、3次谐波的干扰值，要想消除外界干扰的影响、提高测量准确度也必须避开谐波的影响。 　　基于以上2方面的考虑，采用变频正弦逆变电路，频率30～2000Hz可调，最大电流3A，最高电压12V交流有效值。　　1.2电流测量　　流过被测电容的电流用交流钳形表测量，首先要求

5、钳形表的内径要略大于被测电容引线端子的外径;其次，在使用200Hz电压源时，对于1F的电容，所测得的电流也仅为15mA，因此，对钳形表测量精度的要求也是较高的。同时，为了与单片机配合，钳形表的电流比可按初级1mA/次级并联100kO,电阻得到1V电压选择。　　1.3相位测量　　被测电流与施加电压之间的相位夹角为9O。，表明被测电容没有损耗。如果夹角不是9O°，则认为是损耗所致。设计中用10MHz(0.1/zs)脉冲测量相位差，在50Hz被测电流时可以得到0.00005。的精度。据此可方便地计算出电容器的介损和功耗

6、。 　　1.4现场矫正　　为消除外界电磁干扰对电容值测量结果的影响，可采用内置标准电容修正。标准电容对外要有适合钳形表的测量端子，可以在现场环境下，用标准电容的测量值修正实际测量值。　　2测试仪结构及使用　　根据电容测试仪原理拟定测试仪由计算机系统、钳形表传感器、标准电容修正系统、电压输出单元组成，如图2所示，该装置整体重量不足3kg，适合现场携带。　　在进行电容值测试时，首先连接好各路引线，打开电源开关，将钳形表卡在标准电容器的外界输出线上，如图2虚线所示，仪器功能菜单选择现场校正，计算机控制开关K闭合，采集数

7、据完成自动修正计算(再进行其它电容测试时，测试结果将直接剔除外界电磁干扰的影响)。　　然后将输出电压线连在要测试电容器组母线上，按图1接好线，用钳形表卡在一电容器引出线上，按下计数器按钮，装置自动记录下测量的电容值，逐一卡在每台电容器上并按下计数按钮完成全部电容值的测试。需要测试介损时，在功能菜单中选择，电容值和介损的测试将同步进行。经现场试用，装置最大电容测试量程1000ffF，精度0.3，分辨率0.01“F;介质损耗测量范围tan≤15°，准确度0.1。1组4串8并的电容器组，整个测试时间(包括准备时间在内)

8、不超过15min，并且因电压加在母线上，测试中通过电容保险取得电流，相当于检查了回路(保险及连接件)的完整性，有效防止了由于保险断裂和接触不良，造成电容器系统投入后，差压保护动作跳闸。　　3结束语　　便携式电容测试仪可模拟电容器系统的在线运行状态，在不拆线或保险的情况下，方便地测量电容器带电运行时所表现的容量和介损，尤其可方便地适用于多个电容器并联的系统中，并可用以检查电