專利名稱：基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗裝置，具體涉及一種接地試品試驗裝置。
背景技術(shù)：
電氣設(shè)備絕緣的電容值和損耗因數(shù)的測試一般都采用電橋的方法，常用 電橋有阻容電橋和變壓器電橋。對于長電纜、電力電容器等大電容接地試品， 一般應(yīng)用帶有電阻分流器的西林電橋測量。最簡便的辦法就是把接地端連在 西林電橋高阻抗橋臂的反接法，這樣電橋可調(diào)節(jié)的橋臂就處于高電壓側(cè)。為 了保證操作者安全，需要把電橋可調(diào)節(jié)橋臂裝在法拉第籠內(nèi)，人在籠內(nèi)與可 調(diào)節(jié)電橋臂的電位接近以保障安全。另一種是西林電橋的對角線接法，對角 線接法造成試驗變壓器高壓線圈不能接地，高壓端對外殼及地就有了等效阻 抗并接于試品，為消除由此產(chǎn)生的誤差，需要在原電橋可調(diào)阻抗橋臂上再提 供添加一組補償用可調(diào)電容、電阻，采取兩次平衡的方式予以補償，這使操 作程序復(fù)雜。流比器電容電橋比西林電橋的精度要高些，但是傳統(tǒng)的流比器
電橋目前都采用正接法，如圖1、圖2所示，雖然可以測試高壓試品，但是 由于試品并沒有直接接地，故不能測試接地試品的電容；而1983年第2期出 版的《高電壓技術(shù)》介紹了一種新型基于流比器的高壓電橋，如圖3所示， 解決了西林電橋存在的調(diào)節(jié)平衡復(fù)雜、被測電容值不能直讀的問題，但是高 壓試驗時，箱體內(nèi)部與高壓線圈及相連的器件電壓很高，非常容易發(fā)生觸電 事故且很難做到對地良好絕緣，而且其工作電壓僅局限于3 10千伏，很難 滿足更高電壓試驗的需求。 .

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有流比器電容電橋在高壓試驗測試接地試品時存在的 工作電壓局限大、高壓線圈及相連的器件對地(箱體)絕緣困難、易觸電的問 題，而提出的基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置。
基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置，它包括無源 流比器電橋和引線電纜，無源流比器電橋由電源變壓器、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器、 第一電阻、第二可調(diào)電容器、具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器和平衡指示 器組成；電源變壓器的原邊與工作電源相連，電源變壓器的副邊的兩端分別與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器的一端和地線相連；第一標(biāo)準(zhǔn)電容器的另一端分別與第一 電阻的一端和第二可調(diào)電容器的一端相連；第二可調(diào)電容器的另一端與地線 相連；第一電阻的另一端與具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器的原邊的一端 相連，具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器的原邊的另一端接地；具有可調(diào)匝 數(shù)的原邊的檢測變壓器的副邊的兩端分別與平衡指示器兩個接線端相連；引 線電纜為高壓同軸電纜；引線電纜的高壓端與電源變壓器的副邊的非接地端 相連，引線電纜的試品端與接地試品的試驗端相連。
基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置，它包括有源 流比器電橋和引線電纜，有源流比器電橋由電源變壓器、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器、 第二電阻、電壓變換器、具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器和平衡指示 器組成；電壓變換器由第三電壓變換電容器、放大器和電壓變換變壓器組成； 電壓變換變壓器的原邊的兩端分別與放大器的兩個輸入端相連，電壓變換變 壓器的副邊中點與地線相連，電壓變換變壓器的副邊的正電壓端+E與第二電 阻的一端相連，第二電阻的另一端與具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器 的第一可調(diào)匝數(shù)的原邊的一端相連，具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器 的第一可調(diào)匝數(shù)的原邊的另一端分別與放大器的第一輸出端和地線相連；電 壓變換變壓器的副邊的負電壓端-E與第三電壓變換電容器的一端相連，第三 電壓變換電容器的另一端分別與放大器A的第二輸出端和具有兩個可調(diào)匝數(shù) 的原邊的檢測變壓器的第二可調(diào)匝數(shù)的原邊的一端相連；電源變壓器的原邊 與工作電源相連，電源變壓器的副邊分別與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器的一端和地線相 連；第一標(biāo)準(zhǔn)電容器的另一端與具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器的第 二可調(diào)匝數(shù)的原邊的另一端相連；具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器的 副邊兩端分別與平衡指示器的兩端相連；引線電纜為高壓同軸電纜；引線電
纜的高壓端與電源變壓器的副邊的非接地一端相連，引線電纜的試品端與接 地試品的試驗端相連。
本發(fā)明的引線電纜1采用高壓同軸電纜作為流比器中與被測試品相連接 的比例線圈，將接地試品高壓側(cè)的電流引入流比器，實現(xiàn)接地試品電流與標(biāo) 準(zhǔn)電容器電流的比較，達到測試的目的。高壓同軸電纜具有良好絕緣特性， 可將高電壓與箱體及其內(nèi)部其它器件隔離，無需做復(fù)雜地對地絕緣，高壓試驗時不會發(fā)生觸電事故；引線電纜1的終端采用繞包終端或冷縮終端兩種終
端，消除了工作電壓的局限，繞包終端主要應(yīng)用在10kV以下的電壓等級，
冷縮終端主要應(yīng)用在10kV以上的電壓等級；提供了一種替代傳統(tǒng)用于接地 試品測量的反接、對角線接地西林電橋以及流比器電橋的新的測試裝置。本 發(fā)明可廣泛應(yīng)用于無源平衡電橋和有源平衡電橋。


圖1為傳統(tǒng)的無源流比器電橋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳統(tǒng)的有源流比器 電橋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為傳統(tǒng)的流比器電橋換位后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為 本發(fā)明應(yīng)用在無源平衡電橋上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明應(yīng)用在有源平衡 電橋上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明引線電纜1的電流補償原理示意圖；圖 7為引線電纜1應(yīng)用在10kV以下電壓等級的繞包終端結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為引 線電纜1應(yīng)用在10kV以上電壓等級的冷縮終端結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式包括無源流比 器電橋和引線電纜1，無源流比器電橋由電源變壓器1-3、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器
Cl、第一電阻R1、第二可調(diào)電容器C2、具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器 1-4和平衡指示器D組成；電源變壓器1-3的原邊與工作電源相連，電源蠶 壓器1-3的副邊的兩端分別與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器C1的一端和地線相連;第一標(biāo) 準(zhǔn)電容器C1的另一端分別與第一電阻R1的一端和第二可調(diào)電容器C2的一 端相連；第二可調(diào)電容器C2的另一端與地線相連；第一電阻R1的另一端與 具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-4的原邊的一端相連，具有可調(diào)膽數(shù)的 原邊的檢測變壓器1-4的原邊的另一端接地；具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變 壓器1-4的副邊的兩端分別與平衡指示器D兩個接線端相連；引線電纜1為 高壓同軸電纜；引線電纜1的高壓端與電源變壓器1-3的副邊的非接地端相 連，引線電纜1的試品端與接地試品2的試驗端相連。
具體實施方式
二結(jié)合圖1、圖3說明本實施方式，本實施方式與具體 實施方式一不同點在于引線電纜1的外屏蔽層1-1在引線電纜1的高壓端一 端與地線相連。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。外屏蔽層1-1 在引線電纜1的高壓端一端接地的目的是為了消除引線電纜1對地電容和漏導(dǎo)對試品測量的影響。流經(jīng)引線電纜l的對地電容和漏導(dǎo)的電流由其線芯流 入,又由其外屏蔽層1-1返回，因此在流比器的鐵心內(nèi)部不產(chǎn)生磁通，只有穿過 鐵心的試品電流產(chǎn)生磁通參與電橋平衡。
具體實施方式
三結(jié)合圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式與具體 實施方式一或二不同點在于引線電纜l的終端采用繞包終端或冷縮終端。其 它組成和連接方式與具體實施方式
一或二相同。繞包終端主要應(yīng)用在iokv 以下的電壓等級的試品試驗中；冷縮終端主要應(yīng)用在10kV以上的電壓等級 的試品試驗中。
具體實施方式
四結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式包括有源流比
器電橋和引線電纜1，有源流比器電橋由電源變壓器1-3、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器 Cl、第二電阻R2、電壓變換器、具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6 和平衡指示器D組成；電壓變換器由第三電壓變換電容器C3、放大器A和 電壓變換變壓器1-5組成；電壓變換變壓器1-5的原邊的兩端分別與放大器 A的兩個輸入端相連，電壓變換變壓器1-5的副邊中點與地線相連，電壓變 換變壓器1-5的副邊的正電壓端+E與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2 的另一端與具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第一可調(diào)匝數(shù)的原 邊1-6-1的一端相連，具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第一可調(diào) 匝數(shù)的原邊1-6-1的另一端分別與放大器A的第一輸出端和地線相連；電壓 變換變壓器1-5的副邊的負電壓端-E與第三電壓變換電容器C3的一端相連， 第三電壓變換電容器C3的另一端分別與放大器A的第二輸出端和具有兩個 可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第二可調(diào)匝數(shù)的原邊1-6-2的一端相連； 電源變壓器1-3的原邊與工作電源相連，電源變壓器1-3的副邊分別與第一 '標(biāo)準(zhǔn)電容器C1的一端和地線相連；第一標(biāo)準(zhǔn)電容器C1的另一端與具有兩個 可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第二可調(diào)匝數(shù)的原邊1-6-2的另一端相 連；具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的副邊的兩端分別與平衡指
示器D的兩個接線端相連；引線電纜l為高壓同軸電纜；引線電纜l的高壓
端與電源變壓器1-3的副邊的非接地一端相連，引線電纜1的試品端與接地 試品2的試驗端相連。
具體實施方式
五結(jié)合圖2、圖3說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
四不同點在于引線電纜1的外屏蔽層1-1在引線電纜1的高壓端一 端與地線相連。其它組成和連接方式與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式與具體 實施方式四或五不同點在于引線電纜l的終端采用繞包終端或冷縮終端。其 它組成和連接方式與具體實施方式
四或五相同。
本發(fā)明的工作原理及工作過程本發(fā)明可以測試絕緣強度低于引線電纜
1、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器C1、接地試品2三者絕緣強度中的最低限值且電容值小
于M倍第一標(biāo)準(zhǔn)電容器Cl容量，M的取值為具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變
壓器1-4在平衡指示器D指示到可調(diào)最小時的原邊匝數(shù)，無源流比器電橋應(yīng)
廣一 M.q
用公式tam^^《'Q和C,1 + tan2j ，有源流比器電橋應(yīng)用公式
tan^ = ^義；D和(;^q'^^，即可求得接地試品的損耗角正切值和電
容值。其中兩個公式中，參數(shù)Cx為接地試品2的電容值。
結(jié)合圖1說明本發(fā)明應(yīng)用在無源平衡電橋上的工作原理及工作過程，首 先，從電源變壓器1-3引入高電壓分別連接到引線電纜1的高壓端和第一標(biāo) 準(zhǔn)電容器Cl，引線電纜1的試品端與接地試品相連構(gòu)成回路，引線電纜1 的外屏蔽層1-1在引線電纜1的高壓端一端與地線相連。第一標(biāo)準(zhǔn)電容器C1 的另一端與第一電阻Rl相連接，再串接具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器 1-4的原邊后接地，第二可調(diào)電容器C2 —端與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器Cl和第一電 阻Rl的節(jié)點相連另一端接地。通過調(diào)節(jié)第二可調(diào)電容器C2和具有可調(diào)距數(shù) 的原邊的檢測變壓器1-4的原邊，使平衡指示器D指示到可調(diào)的最小，即視 為電橋平衡，此時利用安匝平衡條件和幾何知識可以推算出損耗角正切值為:
taru 二 w'《.C2
被測試樣的電容值為" l + tan 5
結(jié)合圖2說明本發(fā)明應(yīng)用在有源平衡電橋上的工作原理及工作過程，首 先，從電源變壓器1-3引入高電壓分別連接到引線電纜1的高壓端和第一標(biāo) 準(zhǔn)電容器C1，引線電纜l的試品端與接地試品相連構(gòu)成回路，引線電纜l 的外屏蔽層1-1在引線電纜1的高壓端一端與地線相連。第一標(biāo)準(zhǔn)電容器C1 的另一端接具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第二可調(diào)匝數(shù)的原 邊1-6-2后進入電壓變換變壓器1-5的副邊的負電壓端-E，電壓變換變壓器 1-5的副邊的正電壓端+E串接第二電阻R2和具有兩個可調(diào)1M數(shù)的原邊的檢 測變壓器1-6的第一可調(diào)匝數(shù)的原邊1-6-1后接地。通過調(diào)節(jié)具有兩個可調(diào)匪 數(shù)的原邊的檢測變壓器1-6的第一、二可調(diào)匝數(shù)的原邊,使平衡指示器D指示 到可調(diào)的最小，即視為電橋平衡，獲得第一可調(diào)匝數(shù)的原邊的距數(shù)N。和第二 可調(diào)匝數(shù)的原邊的匝數(shù)Na此時，利用安匝平衡條件可以推出電容值為
被測試樣的損耗角正切值為
tan 5 = ——
式中參數(shù)w為電壓角頻率。
權(quán)利要求
1、基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置，它包括無源流比器電橋和引線電纜(1)，無源流比器電橋由電源變壓器(1-3)、第一標(biāo)準(zhǔn)電容器(C1)、第一電阻(R1)、第二可調(diào)電容器(C2)、具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(1-4)和平衡指示器(D)組成；電源變壓器(1-3)的原邊與工作電源相連，電源變壓器(1-3)的副邊的兩端分別與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器(C1)的一端和地線相連；第一標(biāo)準(zhǔn)電容器(C1)的另一端分別與第一電阻(R1)的一端和第二可調(diào)電容器(C2)的一端相連；第二可調(diào)電容器(C2)的另一端與地線相連；第一電阻(R1)的另一端與具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(1-4)的原邊的一端相連，具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(1-4)的原邊的另一端接地；具有可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(1-4)的副邊的兩端分別與平衡指示器(D)兩個接線端相連；引線電纜(1)為高壓同軸電纜；引線電纜(1)的高壓端與電源變壓器(1-3)的副邊的非接地端相連，引線電纜(1)的試品端與接地試品(2)的試驗端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接 地試驗裝置，其特征在于引線電纜(l)的外屏蔽層(l-l)在引線電纜(l)的高壓端一端與地線相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋 的接地試驗裝置，其特征在于引線電纜(l)的終端采用繞包終端或冷縮終端。
4、 基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置，它包括有 源流比器電橋和引線電纜(l)，有源流比器電橋由電源變壓器(l-3)、第一標(biāo)準(zhǔn) 電容器(C1)、第二電阻(R2)、電壓變換器、具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變 壓器(1-6)和平衡指示器(D)組成；電壓變換器由第三電壓變換電容器(C3)、放 大器(A)和電壓變換變壓器(l-5)組成；電壓變換變壓器(l-5)的原邊的兩端分別 與放大器(A)的兩個輸入端相連，電壓變換變壓器(l-5)的副邊中點與地線相連， 電壓變換變壓器(l-5)的副邊的正電壓端(+E)與第二電阻(R2)的一端相連，第二 電阻(R2)的另^端與具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(l-6)的第一可調(diào) 匝數(shù)的原邊(l-6-l)的一端相連，具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(l-6) 的第一可調(diào)匝數(shù)的原邊(l-6-l)的另一端分別與放大器(A)的第一輸出端和地線 相連；電壓變換變壓器(l-5)的副邊的負電壓端(-E)與第三電壓變換電容器(C3) 的一端相連，第三電壓變換電容器(C3)的另一端分別與放大器(A)的第二輸出端和具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(l-6)的第二可調(diào)匝數(shù)的原邊(l-6-2) 的一端相連；電源變壓器(l-3)的原邊與工作電源相連，電源變壓器(l-3)的副邊 分別與第一標(biāo)準(zhǔn)電容器(C1)的一端和地線相連；第一標(biāo)準(zhǔn)電容器(C1)的另一端 與具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(l-6)的第二可調(diào)匝數(shù)的原邊(l-6-2) 的另一端相連；具有兩個可調(diào)匝數(shù)的原邊的檢測變壓器(l-6)的副邊的兩端分別 與平衡指示器(D)的兩個接線端相連；引線電纜(l)為高壓同軸電纜；引線電纜 (1)的高壓端與電源變壓器(l-3)的副邊的非接地一端相連，引線電纜(l)的試品 端與接地試品(2)的試驗端相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接 地試驗裝置，其特征在于引線電纜(l)的外屏蔽層(l-l)在引線電纜(l)的高壓端 一端與地線相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋 的接地試驗裝置，其特征在于引線電纜(l)的終端采用繞包終端或冷縮終端。
全文摘要
基于電纜絕緣技術(shù)的反接流比器高壓電橋的接地試驗裝置，它涉及試驗裝置。它為解決現(xiàn)有流比器電容電橋測試接地試品時存在的工作電壓局限大、對地絕緣困難、易觸電的問題而提出。無源流比器電橋和有源流比器電橋均采用引線電纜，引線電纜為高壓同軸電纜；引線電纜的高壓端與高電壓引出線相連，引線電纜的試品端與接地試品相連。高壓同軸電纜具有良好絕緣特性，可將高電壓與箱體及其內(nèi)部其它器件隔離，無需做復(fù)雜地對地絕緣，高壓試驗時不會發(fā)生觸電事故；引線電纜的終端采用繞包終端或冷縮終端兩種終端，消除了工作電壓的局限，同時提供了一種替代傳統(tǒng)用于接地試品測量的反接、對角線接地西林電橋的新測試裝置。可應(yīng)用于無源平衡電橋和有源平衡電橋。
文檔編號G01R27/26GK101526568SQ200910071819
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者李忠華, 歡 鄭, 鄭新龍 申請人:哈爾濱理工大學(xué)