黃 洪 張杰梁 肖娜麗 董小龍

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州350003）

高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀檢定系統(tǒng)的研究

黃 洪 張杰梁 肖娜麗 董小龍

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州350003）

為解決高壓介質(zhì)損耗因素測(cè)試儀的檢定問(wèn)題，在分析高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀的工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套高壓介質(zhì)損耗因素測(cè)試儀檢定系統(tǒng)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明控制流程的實(shí)現(xiàn)。介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定結(jié)果表明，該裝置可作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)解決1級(jí)及以下等級(jí)高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀的量值溯源問(wèn)題。

高壓；電容；介質(zhì)損耗因數(shù)；檢定系統(tǒng)

0 引言

高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量?jī)x是一種檢測(cè)各種絕緣套管、絕緣板、線(xiàn)纜、CT、PT等中高壓儀器的介損和電容[1-2]。依據(jù)電力行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)DL/T962相關(guān)技術(shù)條件要求，測(cè)量點(diǎn)需要覆蓋全部量程，且要選取若干單點(diǎn)電容的標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)被檢的上、中、下三個(gè)位置的誤差進(jìn)行檢定。而從當(dāng)前國(guó)內(nèi)高壓介質(zhì)損耗測(cè)試儀的檢定裝置來(lái)看，各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)器均需要人工切換檔位，這也大大影響檢定效率。因此自動(dòng)高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀檢定系統(tǒng)的構(gòu)建就顯得尤為重要。

1 高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀的工作機(jī)理

介損儀工作原理(如圖1所示)在結(jié)構(gòu)上采用一體化設(shè)計(jì)，應(yīng)用數(shù)字測(cè)量技術(shù)對(duì)各種高壓電力設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量電容量及介質(zhì)損耗因數(shù)的儀器設(shè)備。通常高壓電容及介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量單元、內(nèi)置高壓試驗(yàn)電源和高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器組成的測(cè)量裝置。高壓試驗(yàn)電源通常不高于10kV，輸出試驗(yàn)電壓頻率為45Hz～55Hz[3-4]。

2 高壓介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀檢定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

絕緣材料一般可用C或R通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)組成的等效回路和矢量圖來(lái)表示。基于串聯(lián)模型的高壓介質(zhì)損耗因素測(cè)試儀檢定系統(tǒng)如圖2所示[5]。

根據(jù)圖2，tgδ=Ur/ Uc=wRsCs。tgδ與Rs成正比，δ是影響介質(zhì)損耗重要參數(shù)，它的正切值tgδ反映了高壓介質(zhì)損耗因數(shù)的大小。要確定tgδ，只要確定Rs值即可。Rs可通過(guò)遠(yuǎn)程控制器和PC軟件VISUAL BASIC來(lái)控制。整套裝置的流程圖和接線(xiàn)圖分別如圖3、圖4所示。圖4中，Cs1～Cs4為單點(diǎn)電容，Rs1～Rs4為無(wú)感電容。

檢定時(shí)，先設(shè)置需要檢定的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。設(shè)定完成后,計(jì)算機(jī)給標(biāo)準(zhǔn)器發(fā)送控制命令設(shè)定一個(gè)電容及介損,并控制被檢開(kāi)始升壓。當(dāng)被檢儀器電壓降至零后，上位機(jī)再發(fā)出指令，通過(guò)光電隔離器和繼電器進(jìn)行電容切換，重復(fù)以上過(guò)程，即可完成被檢測(cè)試儀的檢定工作。

3 介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

采用直接測(cè)量法，將被檢和標(biāo)準(zhǔn)高壓端并聯(lián)，由標(biāo)準(zhǔn)器給出參考值同時(shí)讀取被檢示值，從而確定被檢示值誤差。測(cè)量時(shí)，溫度為18℃～22℃，相對(duì)濕度為45%RH～75% RH。

3.1 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型為△D=Dx-Ds。其中，Dx為被檢示值，Ds——標(biāo)準(zhǔn)示值。

3.2 A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

在相同條件下，選取標(biāo)準(zhǔn)器介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量點(diǎn)為1%，每次測(cè)量均重新接線(xiàn)，測(cè)量列如下：