高压电容电桥的基本工作原理

kmsb-30a多功能高压电容电桥使用说明书
1、在电桥背面电池盒内按极性装入6节R20型和3节6F22型干电池。

当电桥工作电源采用外接时，内装R20型电池应全部取出；
2、将指零仪电源开关拨至“通”位置，5分钟后调节“调零”旋钮，使指针指“0”。

将倍率盘和测量盘来回旋转数次，以使开关、滑盘接触良好；
3、将被测电阻，按四端钮法接入电桥的C1 、P1、P2、C2接线柱，其中AB之间为被测电阻。

测量0.1Ω以下电阻时，测量用连接导线电阻应不大于0.01Ω；
4、估计被测电阻值大小，适当选择倍率盘和测量盘，按下“G”“B”按钮，同时调节测量盘，使指零仪重新指零，此时电桥平衡，被测电阻Rx为Rx＝倍率×测量盘的示值；
5、指零仪灵敏度开始时应放在较低位置，电桥初步平衡后再提高，这样既能缩短测量时间又可防止指零仪指针的损坏。

电桥操作规程注意事项：
1、测量0.1Ω以下电阻时“B”按钮应间歇使用，以节约用电。

在测量带电感的直流电阻时，应先按“B”，再按“G”；断开时，应先放“G”后放“B”。

2、电桥使用完毕，应将“B”和“G”按钮复位，“BG”开关应关掉。

电桥长期不用，应将所有电池取出。

3、电桥贮放环境条件：温度5～35℃，相对湿度25％～80％，空气中无腐蚀性气体，避免阳光直射。

高电压技术实验实验报告(二)----高电压技术实验报告高电压技术实验报告学院电气信息学院专业电气工程及其自动化实验一．介质损耗角正切值的测量一．实验目的学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。

二．实验项目1．正接线测试2．反接线测试三．实验说明绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。

用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。

测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。

目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。

这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框⑼．+tg δ/-tg δ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮⑽．检流计电源插座 ⑾．接地⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁．桥体引出线1）工作原理：原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N（一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。

高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。

由电桥平衡原理有：BDCBAD CA U U U U = 即： BDCB ADCAZ Z Z Z=（式2-1）各桥臂阻抗分别为：XX XX CA R C j R Z Z ⋅+==ϖ1 44441R C j R Z ZBD⋅+==ϖ33R Z Z AD == NN CBC j Z Zϖ1==将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：34R R C C N X ⋅= 44R Ctg ⋅⋅=ϖδ （式2-2）在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此：QS1西林电桥面板图QS1西林电桥面板图tgδ= C4（μf）（式2-3）即在C4电容箱的刻度盘上完全可以将C4的电容值直接刻度成tgδ值（实际上是刻度成tgδ（%）值），便于直读。

高压电气二次回路原理图及讲解直流母线电压监视装置主要是反映直流电源电压的高低。

KV1是低电压监视继电器，正常电压KV1励磁，其常闭触点断开，当电压降低到整定值时，KV1失磁，其常闭触点闭合，HP1光字牌亮，发出音响信号。

KV2是过电压继电器，正常电压时KV2失磁，其常开触点在断开位置，当电压过高超过整定值时KV2励磁，其常开触点闭合，HP2光字牌亮，发出音响信号。

图2是常用的绝缘监察装置接线图，正常时，电压表1PV开路，而使ST1的触点5-7、9-11与ST2的触点9-11接通，投入接地继电器KA。

当正极或负极绝缘下降到一定值时，电桥不平衡使KA动作，经KM而发出信号。

此时，可用2PV进行检查，确定是哪一极的绝缘下降，若正极对地绝缘下降，则投ST1 I档，其触点1-3、13-14接通，调节R3至电桥平衡电压表1PV指示为零伏；再将ST1投至II档，此时其触点2-4、14-15接通，即可从1PV上读出直流系统的对地总绝缘电阻值。

若为负极对地绝缘下降，则先将ST1放在II档，调节3R至电桥平衡，再将ST1投至I档，读出直流系统的对地总绝缘电阻值。

假如正极发生接地，则正极对地电压等于零。

而负极对地指示为220V，反之当负极发生接地时，情况与之相反。

电压表1PV用作测量直流系统的总绝缘电阻，盘面上画有电阻刻度。

由于在这种绝缘监察装置中有一个人工接地点，为防其它继电器误动，要求电流继电器KA有足够大的电阻值，一般选30kΩ，而其启动电流为，当任一极绝缘电阻下降到20 kΩ时，即能发出信号。

对地绝缘下降和发生接地是两种情况。

直流系统在变电站中具有重要的位置。

要保证一个变电站长期安全运行，其因素是多方面的，其中直流系统的绝缘问题是不容忽视的。

变电站的直流系统比较复杂，通过电缆沟与室外配电装置的端子排、端子箱、操作机构箱等相连接，因电缆破损、绝缘老化、受潮等原因发生接地的可能性较多，发生一极接地时，由于没有短路电流，熔断器不会熔断，仍可继续运行，但也必须及时发现、及时消除。

高压验电器的工作原理
高压验电器是一种用来检测电力系统中电气设备绝缘状态的专用工具。

它的工作原理主要基于以下几个方面的原理：
1. 架空线圈感应原理：高压验电器通常包含一个架空线圈，当线圈周围有电流通过时，会在线圈中产生感应电流。

这个原理可以用于检测电力系统中的电流是否正常。

2. 电磁感应原理：高压验电器中的线圈还可以利用电磁感应原理来检测电气设备绝缘状态。

当绝缘状态正常时，设备周围的电场线会受到线圈的感应，从而产生感应电流。

3. 阻抗匹配原理：高压验电器还可以通过阻抗匹配原理来检测电气设备的绝缘状态。

在绝缘破损的地方，电流可以通过绝缘破损缺口跃过，导致设备的阻抗发生变化。

高压验电器可以检测到这种阻抗变化，并给出相应的报警信号。

4. 光电传感原理：一些高压验电器还可以利用光电传感原理来检测电气设备绝缘状态。

当设备绝缘破损时，可能会有火花放电或电弧光发生。

光电传感器可以检测到这些光信号，并给出相应的报警信号。

综上所述，高压验电器的工作原理主要包括架空线圈感应原理、电磁感应原理、阻抗匹配原理和光电传感原理等。

通过检测电流、电场、阻抗和光信号的变化，高压验电器可以判断电气设备的绝缘状态是否良好，提供保护电力系统安全运行的重要参考依据。

两种常见高压电容电桥基本工作原理简析
在日常的工作应用中，高压电容的主电桥通常采用西林电桥。

作为一种被用来测量工频电流比率的元器件，西林电桥依据不同的工作场合和测量要求，又细分为M型电桥和数字电桥两种。

接下来我们将会对这两种高压电容电桥的基本工作原理进行具体分析。

 首先我们需要知晓高压电容电桥的基本工作原理。

在日常的运行过程中，当工频高压施加在高压标准电容器和被测设备上时，即产生和它们的电容量和介质损耗因数成比例的同相及正交工频电流分量，这两个工频电流分量经电桥作比例测量后，即可得到被测设备相对于高压标准电容器的电容量比值和介质损耗因数差值。

下面，我们将针对M型电桥和数字电桥的实例进行具体分析。

 M型电桥
 下图是M型高压电容电桥的示例图。

 图1 M型高压电容电桥
 我们将上图中所提供的实验图改为并联模型，可以由此注意到Ir与
Icx、Icn差90度，因此计算公式为：
 图2
 在计算出以上公式的数值后，工程师需要调节R4使Uw最小。

这时有公式计算为IcnR4=IcxR3，又因为Uw=IrR3，因此可以得出：
 图3。

实验三 用高压平衡电桥测量介质损耗一、目的要求1. 了解西林电桥基本原理。

2. 学会使用介损测试仪测量介质损耗和被试品电容量。

二、基本原理1. 介质损耗δωtan 2C U P =xx R C ωδ1tan = 2. 西林电桥R X ,C X 被测绝缘的等值参数;C N 标准电容器R 3 可调电阻R 4 为π10000欧C 4 可调电容G 光带式振动检流计调节R 3,C 4,使电桥平衡,检流计中的电流为零,则带入数值得4441tan C R C R C xx ===ωωδ （uF ） 这里面,我们所用的电容一般都是以uF 为单位,而且一般tan δ都很小,只有百分之几,所以这里面最后的结果tan δ= C 4C X = R 4C N / R 3 这里面C N =50 pf这时候,将我们在交流电桥上面调节出来的最后的结果代入上面的两个式子当中,就是我们最后要求的数据三、实验设备抗干扰介质损耗测试仪被试品：变压器绝缘套管（一般tan δ<1%为正常测量范围）四、实验接线仪器的高压输出端接到被试品的高压侧，采用正接法时，仪器低压侧接到被试品低压侧，接地线接到地上。

采用反接法时，仪器低压侧接到地上，接地线悬空。

仪器本身要可靠接地。

五、实验步骤1. 按照实验接线图接线。

2. 连接电源，将过流开关打开，启动仪器。

3.操作仪器，选择接线方式、测试电压等级。

4.开始测试。

5.记录试验数据。

6.关闭仪器，切断电源。

六、注意事项在启动仪器之前要先将过流保护开关打开，以确保仪器不被过电流损坏。

七、实验报告1. 整理实验数据，记录两个实验数据，分别是被试品的介质损失角的正切值tanδ和试品电容的大小。

2. 判断设备的绝缘情况，一般实验室的套管tanδ<1%。

测试方法西林电桥简介
测量介质损耗因数最常用的仪器是西林电桥。

西林电桥用于在交流电压下测量绝缘材料或电器设备的电容值和介质损耗因数值。

西林电桥的基本回路如图所示，其中Z1(被试品)和C0(无损耗标准电容)是高压臂；R3(可调无感电阻)、R4(无感电阻)和C4（可调电容）是低压臂。

高压臂是一些互相独立的部件，它们所能承受的电压决定了电桥的工作电压。

低压臂组装在一起，调节R3及C4值可使电桥平衡。

电桥平衡时，由可分别求得待测电容量C及介质损耗因数
tgδ,其中ω为电源角频率。

电桥在高电压下工作时，要正确选择低压臂的参数，使正常情况下低压臂上的压降不超过几伏。

低压臂要并联一放电管，以防止高压臂击穿或闪络而在B或C点出现高电位。

当被试品电容量较大时，流过R3的电流将很大，R3旁要并联分流电阻。

当被试品的一端无法对地绝缘时，可采用反接线。

要注意此时桥体（低压臂）处于高电位，应在绝缘台上的屏蔽笼内等电位操作或用绝缘件操作。

为减小电磁干扰的影响，可改变电源电压的相位；也可将指零仪正、反接各测一次，再按有关公式求出准确的C和tgδ。

浅谈220kV线路电容式电压互感器不拆一次线头预试方法郭垒(福建水口发电有限公司，福建福州350004)应用科技j脯要】本文主要介绍了近年采福建水口发电有限公司220K'V电客式电压互感器不拆一次线头的颓试方法提高了试验工作效率。

)鹾键词】电容式电压互感器；预试方法1概述电力电压互感器是电力系统中继电保护、自动控制、信号指示等方面不可缺少的设备，作为线路用的电压互感器更是在输送电能方面具有不可或缺的地位；水口发电公司作为特大型发供电单位，在华东电网中作为主调峰调频厂，电能安全稳定的输送尤为重要。

目前我厂共安装220kV电压互感器39台，其中电容式电压互感器(以下简称为C V T)共33台，设备从1993年投入运行至今运行基本正常。

如何准确、快速地在预防性试验中发现不合格的电容式电压互感器，关系到整个电力系统的安全稳定运行。

传统的预防性试验要将其一次线头拆除，每次预试都需要拆除引线就必须搭设脚手架，不仅工作量大、耗时长，而且对一次设备以及人身的安全构成—定的威胁。

拆除一次线头，增加了检修人员的危险程度和工作量，也很容易引起一次线头的变形和损坏。

为提高试验工作效率，节省人力、物力，减少停电时间，检修公司经过近几年的试验，总结出了如何在不拆除电容式电压互感器一次线的情况下，对其介质损耗因数进行测量的方法。

2电容式电压互感器的原理及其结构21电容式电压互感器的工作原理电容式电压互感器由电容分压器分压，中间电压变压器将中间电压变为二次电压，补偿电抗器电抗与互感器漏抗之和与等值容抗串联谐振忱肖除容抗压降随二次负荷变化引起的电压变化，可使电压稳定，其电气原理图见图1所示。

22电容式电压互感器的结构原理图图1CV T原l驷3福建省颁布的试验规程{Q,FJ G l00292-2004)中提出的500kV电窖式电压互感器不拆一次侧线头预试方法(由于本文主要针对220kV电容式电压互感器不拆一次侧线头预试方法进行探讨，故下文省略了500kV电容式电压互感器中节不拆一次线的试验方法。

关于介质损耗的一些基本概念（泛华电子）1、介质损耗什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。

也叫介质损失，简称介损。

2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。

简称介损角。

3、介质损耗正切值tgδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。

介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。

因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。

测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。

绝缘能力的下降直接反映为介损增大。

进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。

测量介损的同时，也能得到试品的电容量。

如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。

4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P 所占的比重。

功率因数的定义如下:有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。

一般cosΦ<tgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。

5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。

通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。

因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。

接线也十分烦琐。

国内常见高压电容电桥有：6、高压介质损耗测量仪简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。

一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。

AI-6000利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。