在電力系統(tǒng)中，準(zhǔn)確評(píng)估電氣設(shè)備的絕緣性能至關(guān)重要。介損測(cè)試儀作為一種專業(yè)的檢測(cè)儀器，能夠精準(zhǔn)測(cè)量高壓電力設(shè)備的介損正切值及電容量，為判斷設(shè)備絕緣狀況提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。了解介損測(cè)試儀的工作原理及使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，對(duì)于保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
一、工作原理
1.1 基本原理
在交流電壓作用下，電介質(zhì)會(huì)消耗部分電能并轉(zhuǎn)化為熱能，這就是電介質(zhì)損耗。當(dāng)給電介質(zhì)施加交流電壓時(shí)，電壓與電流之間存在相角差 Ψ，Ψ 的余角 δ 被稱為介質(zhì)損耗角，而 δ 的正切值 tgδ 則是衡量電介質(zhì)損耗的重要參數(shù)。
介損測(cè)試儀的測(cè)量線路一般包含標(biāo)準(zhǔn)回路（Cn）和被試回路（Cx）。標(biāo)準(zhǔn)回路由內(nèi)置高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器與測(cè)量線路組成，被試回路由被試品和測(cè)量線路構(gòu)成。測(cè)量線路由取樣電阻、前置放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器組成。通過(guò)測(cè)量電路分別獲取標(biāo)準(zhǔn)回路電流與被試回路電流的幅值及其相位等信息，再借助單片機(jī)采用數(shù)字化實(shí)時(shí)采集方法，經(jīng)過(guò)矢量運(yùn)算得出試品的電容值和介質(zhì)損耗正切值。
1.2 測(cè)量電路工作流程
啟動(dòng)測(cè)量后，高壓設(shè)定值會(huì)傳送到變頻電源。變頻電源運(yùn)用 PID 算法，將輸出緩慢調(diào)整至設(shè)定值。測(cè)量電路把實(shí)測(cè)高壓反饋給變頻電源，通過(guò)微調(diào)低壓，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的高壓輸出。根據(jù)正 / 反接線設(shè)置，測(cè)量電路能依據(jù)試驗(yàn)電流自動(dòng)選擇輸入并切換量程。測(cè)量電路采用傅立葉變換技術(shù)濾除干擾，分離出信號(hào)基波，然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電流和試品電流進(jìn)行矢量運(yùn)算，通過(guò)幅值計(jì)算電容量，利用角差計(jì)算 tgδ。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，會(huì)反復(fù)進(jìn)行多次測(cè)量，最終經(jīng)過(guò)排序選擇一個(gè)中間結(jié)果。測(cè)量結(jié)束后，測(cè)量電路發(fā)出降壓指令，變頻電源緩速降壓至 0。
1.3 正接線與反接線原理
按被測(cè)試品是否接地，介損測(cè)試儀存在正接線測(cè)量方式和反接線測(cè)量方式兩種。
在正接線測(cè)量方式中，Cx 為非接地試品。高壓電源的 10kV 側(cè)，一路連接機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電容 CN（該電容介損極小，可視為純?nèi)菪噪娏?，其電?ICN 作為容性電流基準(zhǔn)）；另一路連接被試品 Cx，試品電流 Icx 從試品末端進(jìn)入采樣電阻 R，從而得到全電流值。在這種接線方式下，橋體 E 端接地，在需要屏蔽的場(chǎng)合，E 端也可用于屏蔽，此時(shí)橋體處于地電位，R3、C4 可安全調(diào)節(jié)，各種介損測(cè)試儀器正接線接線方法基本一致。
反接線測(cè)量方式中，Cx 為接地試品。機(jī)內(nèi) Cx 端直接接地，電流 Icx 從試品高壓端進(jìn)入機(jī)內(nèi)采樣電阻以取得全電流值。在此方式下，橋體處于高電位，R3、C4 需通過(guò)絕緣桿調(diào)節(jié)，且儀器內(nèi)部高低壓之間要做好絕緣防護(hù)措施。
1.4 變頻法抗干擾原理
在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，介損測(cè)量易受到感應(yīng)電場(chǎng)產(chǎn)生的工頻電流干擾。為解決這一問(wèn)題，介損測(cè)試儀采用變頻測(cè)量技術(shù)。儀器對(duì)流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電容的電流 In 和被試品的電流 Ix 進(jìn)行實(shí)時(shí)同步采樣，得到兩組包含干擾及信號(hào)源的混合信號(hào)。然后運(yùn)用快速傅立葉變換算法，將混合信號(hào)中信號(hào)源的信號(hào)（如 55Hz 信號(hào)）與干擾源（如 50Hz 信號(hào)）信號(hào)分離。由于介損值與試驗(yàn)頻率相關(guān)，為更好地與 50Hz 下的介損值等效，通常儀器分別采用 50Hz±5Hz 進(jìn)行兩次測(cè)量，再取平均值得到等效 50Hz 的介損值。通過(guò)這種方式，從根本上解決了強(qiáng)電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量的難題。
二、使用注意事項(xiàng)
2.1 安全操作
-
停電作業(yè)：介損測(cè)試儀只能在停電的設(shè)備上使用，嚴(yán)禁在帶電設(shè)備上操作，以避免觸電事故。同時(shí)，儀器的接地端應(yīng)可靠連接到接地網(wǎng)，確保良好的接地保護(hù)。
-
高壓防護(hù)：儀器自帶有升壓裝置，在使用過(guò)程中要特別注意高壓引線的絕緣情況，高壓引線需遠(yuǎn)離人體，防止人員觸電。操作人員應(yīng)穿戴絕緣手套、絕緣鞋，并站在絕緣墊上，確保自身安全。測(cè)試區(qū)域需設(shè)置警示標(biāo)識(shí)，禁止非操作人員進(jìn)入。
-
緊急情況處理：測(cè)試過(guò)程中如遇到危及安全的特殊情況，如設(shè)備冒煙、起火或人員觸電等，應(yīng)立即緊急關(guān)閉總電源，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，并及時(shí)報(bào)告相關(guān)人員。
2.2 設(shè)備與環(huán)境
-
設(shè)備狀態(tài)檢查：在對(duì)被試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試前，需將被試設(shè)備從運(yùn)行狀態(tài)斷開高壓引線轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行清掃。同時(shí)，要對(duì)被試設(shè)備進(jìn)行初步絕緣試驗(yàn)，確保絕緣良好后，方可使用介損測(cè)試儀進(jìn)行試驗(yàn)。這樣可防止因被試設(shè)備絕緣低劣，在加壓過(guò)程中損壞儀器。
-
接線方式選擇：根據(jù)設(shè)備的安裝情況，合理確定采用正接線還是反接線方式，并在儀器相應(yīng)的菜單選項(xiàng)中正確選擇接線方法。錯(cuò)誤的接線方式可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至損壞儀器。
-
測(cè)試電壓選擇：依據(jù)不同設(shè)備的耐壓等級(jí)，正確選擇測(cè)試電壓等級(jí)，并在儀器菜單選項(xiàng)中選擇所需電壓。過(guò)高的測(cè)試電壓可能會(huì)對(duì)被試設(shè)備造成損壞，而過(guò)低的電壓則可能無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量設(shè)備的介損值。
-
環(huán)境條件：儀器應(yīng)盡量選擇在寬敞、安全可靠的地方使用。同時(shí)，要注意環(huán)境的溫濕度和電磁環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度應(yīng)在 0 - 40℃，濕度≤80% RH，避免濕度過(guò)高引發(fā)爬電現(xiàn)象。此外，要遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源，如變頻器、大功率電機(jī)等，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2.3 儀器操作與維護(hù)
-
操作規(guī)范：在進(jìn)行測(cè)量前，需確認(rèn)測(cè)試線無(wú)破損、絕緣層無(wú)老化，電極表面清潔無(wú)氧化。若儀器報(bào)警（如 “過(guò)流”“超壓” 等），應(yīng)立即停止測(cè)試并查明原因。在測(cè)試過(guò)程中，嚴(yán)禁觸碰高壓端或測(cè)試線裸露部分，設(shè)備完全放電后方可操作試樣。
-
電源要求：儀器輸入電壓為 AC220V±10%，50Hz，應(yīng)避免電壓波動(dòng)過(guò)大損壞設(shè)備。若使用發(fā)電機(jī)供電，發(fā)電機(jī)本體接地，輸出零線也需接地，否則儀器可能會(huì)提示接地錯(cuò)誤。
-
重復(fù)測(cè)量：斷開面板上電源開關(guān)，并明顯斷開 220V 試驗(yàn)電源后，才能進(jìn)行接線更改或結(jié)束工作。重復(fù)對(duì)同一試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)，可按下復(fù)位后重新測(cè)量，也可在上一次測(cè)試完成后選擇重復(fù)進(jìn)行。
-
測(cè)量精度保證：為保證測(cè)量精度，特別是當(dāng)小電容量試品損耗較小時(shí)，一定要確保被試設(shè)備低壓端（或二次端）絕緣良好，盡量在相對(duì)濕度較小的環(huán)境中測(cè)量。在進(jìn)行大電容試品實(shí)驗(yàn)時(shí)，儀器的接地與被試品接地不應(yīng)在同一接地點(diǎn)，以防接地放電時(shí)反擊電壓或者流動(dòng)波影響儀器的安全。
-
維護(hù)與保養(yǎng)：儀器應(yīng)注意防潮，避免劇烈震動(dòng)。日常使用后，需用干布擦拭機(jī)身，禁止使用腐蝕性溶劑。定期由計(jì)量機(jī)構(gòu)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，一般每 12 個(gè)月校準(zhǔn)一次，重點(diǎn)校驗(yàn)電壓精度和漏電流測(cè)量誤差。對(duì)于高壓線、保險(xiǎn)管等易損件，需使用原廠配件進(jìn)行更換，禁止使用非標(biāo)配件。
