断路器断口并联电容测量的基本原理及方法

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1、断路器断口并联电容测量的基本原理及方法聂海全，邓亚，关晓，谷喜秀（平高集团有限公司，河南平顶山，467001）摘要：断路器断口并联电容承担着多断口均压及抑制暂态恢复电压的重要作用，因此并联电容的可靠性至关重要，并联电容出厂例行试验的主要手段有：工频耐压、局放、雷电冲击、电容量及介损测量。实践中发现，高品质的并联电容器，不但能够耐受标准要求的工频耐压、雷电冲击，而且工频耐压、雷电冲击试验后，电容量及介损测值没有变化，劣质的并联电容器，不但在耐受标准要求的工频耐压、雷电冲击时，容易击穿，而且勉强通过工频耐压、雷电冲击试验的电容器，也会造成电

2、容器劣化，表现为介损值变大，因此电容器介损测量尤为关键，这就要求电容器介损测量要准确，以免误判。电容、特别是单根小电容小介损的测量过程中，测量工况不同，测量结果变化很大，甚至于显示负介损值，本文介绍介损测量的方法，分析影响介损测量误差的因素，提出正确的测量方式。关键词：电容；介损；测量1测量tgδ的电路模型P介质损耗因数(tg)＝100％Q1.1介质损耗UIIRR100%100%绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质UICIC极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗，叫介这正是损失角δ＝（90°－φ）的正切值。因此质损耗。介

3、质损耗的定义是：现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者φ被测试品的有功功率P得到介损因数。介质损耗因数(tg)＝100％被测试品的无功功率Q1.2介质的两种电路模型及与频率的关系如果取得试品的电流相量I和电压相量U，则可以含有介损的电容器都可以模拟成RC串联和并得到图1相量图：联两种理想模型进行分析：图1-电容介损测量的原理模型总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR图2-并联模型图3-串联模型合成，因此：（1）并联模型认为损耗是与电容并连的电阻产生的，如图2，1这种情况RC两端电压相等：2U有功功率P，无功功率R2U

4、2QCU，因此电容容抗1/CP1tg100%100%QRC图4-固定频率下等效模型其中ω＝2πf，f为电源频率。可见，如果真正通常认为介损在10％以上时，并联模型更接近用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频实际情况，这是因为有功电流穿过电极之间的绝缘率成反比。当R=∞时，没有有功功率，介损为0。层，更象是损耗电阻并联在电极之间。当介损在1％这种方法常用于模拟10％以上的大介损，或用以下时，这种电容量的差别很小。于制做标准介损器。2常用测量tgδ的电桥和介损仪工作原理（2）串联模型及接线方式认为损耗是与电容串连的

5、电阻产生的，如图3，2.1西林电桥这种情况电路的电流相等：电桥的标准通道输入标准电容器Cn（一般标准2电容的绝缘介质为SF气体，SF气体绝缘介损可有功功率PIR，无功功率66221I以认为0%）的电流、试品通道输入试品Cx与RxQI电容容抗，因此CC串联电流，见图5。Ptg100%RC100%Q可见，如果真正用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频率成正比。当R=0时，没有有功功率，介损为0。这种方法常用于模拟10％以下的介损，或用于制做标准介损器。图5-西林电桥电路模型（3）固定频率下，模型不同，等效电容量

6、不加工频高压U，调节R3、C4使电桥平衡，此同，但介损相同，如图4。时a、b两点电压相等，即R3、C4两端电压相等。实际试品在一个固定频率下，即可以用串连模1因为交流电路中电容阻抗为。电路中R4、jC型也可以用并联模型表示。例如50Hz下，下面两C4的并联阻抗为两者倒数和的倒数个电路对外呈现的特性完全一样：211R4按阻抗元UnUxIcn,Icx,1111jωω4C4R4R3jωω4R41R4Icnjωω4UIcn标准电容阻抗＝jCn件分压原理，不难得到：UR3Un1试品阻抗ZxR4Ic

7、xR4UxjCnUaR3UUb1jR4C4U进一步可求得试品介损和电容量，见图6。1R41RxR3jCx1jR4C4jCn数字电桥的最大优势在于：可以实现自动测两边取倒数得：量，可以补偿所有原理性误差，没有复杂的机械调1Rx1jR4C41C4节部件，测量以软件为主，性能十分稳定，采用这jR3CxR3jR4CnjR4CnCn个原理的仪器有济南泛华AI-6000介质损耗测量仪按复数相等实部、虚部分别相等的规定得到等。C4R4RxR3CxCnCnR32.3接线方式按串连模型介损定义：2.3.1

8、正接线（UST）tgRxCx100%R4C4100%,由于R4试品不接地，桥体E端接地。此时桥体处于地是固定的可以从C4刻度盘上读出介损，通过R3、电位R3、C4可以安全调节，见图7、图8。R