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上海妙定電氣有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： YDBJ交流試驗(yàn)變壓器,YTC3222變壓器短路阻抗測(cè)試儀,FCR帶電電纜識(shí)別儀,全自動(dòng)變頻抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀 |
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2017-8-31 閱讀(1302)
絕緣在線監(jiān)測(cè)損耗因數(shù)tgδ的方法很多，如電橋法、全數(shù)字測(cè)量法等，常用的方法是監(jiān)測(cè)絕緣體的泄漏電流及PT信號(hào)，通過計(jì)算泄漏電流和電壓的相角差而得到介質(zhì)損耗角正切值tgδ的數(shù)值。其測(cè)量原理大都使用硬件鑒相及過零比較的方法。目前的絕緣在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品基本都是用快速傅立葉變換(FFT)的方法來求介損。取運(yùn)行設(shè)備PT的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)與設(shè)備泄漏電流信號(hào)直接經(jīng)高速A/D采樣轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)，通過軟件的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，僅抽取50Hz的基本信號(hào)進(jìn)行計(jì)算求出介損。這種方法能消除各種高次諧波的干擾，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能很好地反映出設(shè)備的絕緣變化。但由于絕緣體的泄漏電流非常微弱，而且現(xiàn)場(chǎng)的干擾較大，要準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)絕緣體的泄漏電流比較困難。因此，要實(shí)現(xiàn)絕緣損耗因數(shù)tgδ的在線監(jiān)測(cè)，必須解決微弱電流的取樣及抗干擾問題。
一、電橋法
電橋法在線監(jiān)測(cè)tgδ的原理圖如1-1所示，由電壓互感器帶來的角差，可通過RC移相電路予以校正。然而角差會(huì)隨負(fù)載大小等因素的影響有所變動(dòng)，所以校正也不可能是很理想的。電橋中R3，C4的調(diào)動(dòng)可以手動(dòng)，也可以自動(dòng)。由于是有觸頭的調(diào)節(jié)，為了長(zhǎng)年的使用，必須選擇十分可靠的R3，C4可調(diào)節(jié)元件。
電橋法的優(yōu)點(diǎn)是，它的測(cè)量與電源波形及頻率不相關(guān)；其缺點(diǎn)是，由于R3的接入，改變了被測(cè)設(shè)備原有的狀態(tài)。為了安全，還要裝有周密的保護(hù)裝置。
電橋法在線監(jiān)測(cè)原理圖
圖1-1 電橋法在線監(jiān)測(cè)tgδ原理圖
Cx——試品；C0——標(biāo)準(zhǔn)電容器；PT——電壓互感器；G——指零儀
二、全數(shù)字測(cè)量法
全數(shù)字測(cè)量法又稱數(shù)字積分法，這是一種用A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)電壓和電流波形進(jìn)行數(shù)字采集，然后根據(jù)傅里葉分析法的原理進(jìn)行的數(shù)字運(yùn)算，終可以求得tgδ值。
被測(cè)設(shè)備的電壓信號(hào)由同相的電壓互感器PT提供，或再經(jīng)電阻分壓器輸出。電流信號(hào)由電容式套管末屏Cx2接地線或設(shè)備接地線上所環(huán)繞的低頻電流傳感器CT獲得。由后者把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。這種CT需要特殊設(shè)計(jì)，以使所產(chǎn)生的角差小。由于獲取電流信號(hào)方面的限制，全數(shù)字測(cè)量法于使用在電容型設(shè)備上。圖1-2表示電壓和電流信號(hào)的拾取。
電壓和電流信號(hào)的拾取原理圖
圖1-2 電壓和電流信號(hào)的拾取
(a)電壓信號(hào)的拾取；(b)電流信號(hào)的拾取
實(shí)際的電壓波和電流波是含有諧波的周期性函數(shù)。在電路原理中已闡明，當(dāng)一個(gè)周期性函數(shù)f(t)，在滿足狄里赫利條件時(shí)，它可以展開成三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)：
f(t)＝a0＋∑n=1∞(ancosnωt＋bnsinnωt) (4-1)
f(t)＝A0＋∑n=1∞Ansin(nωt＋θn) (4-2)
式中，ω為基波角頻。
現(xiàn)只取基波，即只取n＝1的一個(gè)項(xiàng)，其中幅值
A1＝√(a12＋b12) (4-3)
各有關(guān)電路原理的書籍中均已證明了系數(shù)
a1＝2／T∫0Tf(t)cosωtdt (4-4)
其中，T為周期。系數(shù)
b1＝2／T∫0Tf(t)sinωtdt (4-5)
θ1＝arctan(a1／b1) (4-6)
對(duì)于流過試品的電流i(t)和加在試品上同一個(gè)相的電壓u(t)的兩路信號(hào)，分別可以通過式(4-4)～(4-6)求得各自的電流及電壓基波幅值I1，U1和基波相位θi和θu。這樣可得介質(zhì)損失角正切
tanδ≈δ＝π／2－(θi－θu) (4-7)
所測(cè)介質(zhì)的電容為
Cx＝I1cosδ／(U1ω) (4-8)
在理想條件下，根據(jù)采樣定理的概念，A/D的采樣率不必取得很高，即可達(dá)到足夠的準(zhǔn)確度。在此條件下，求系數(shù)a1和b1時(shí)的數(shù)字積分的運(yùn)算工作量不大。但是電力系統(tǒng)的頻率f允許在一定范圍內(nèi)變動(dòng)(我國(guó)為50±0.5Hz)，盡管采樣率可以很準(zhǔn)確地達(dá)到一定值，但真正要實(shí)現(xiàn)同步采樣是比較困難的。同步采樣是指被采樣信號(hào)的真正周期T等于等間隔采樣周期Ts的整數(shù)倍。不能實(shí)現(xiàn)同步采樣就會(huì)產(chǎn)生非同步采樣誤差。為了解決或減小這一誤差，需在軟件或硬件上另行采取措施，例如采樣方法可采用準(zhǔn)同步采樣。
本法的優(yōu)點(diǎn)是硬件系統(tǒng)比直接測(cè)量介質(zhì)損耗角δ的方法簡(jiǎn)單。此外，因只對(duì)基波進(jìn)行運(yùn)算，故等于對(duì)諧波進(jìn)行了比較理想的數(shù)字濾波。
