點膠紙、絕緣紙介電常數測試高壓電橋

概述：西林電橋,主要用于測量高壓工業絕緣材料的介質損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經典線路。主要可以測量電容器，互感器，變壓器，各種電工油及各種固體絕緣材料在工頻高壓下的介質損耗( tgd)和電容量( Cx)以，其測量線路采用“正接法”即測量對地絕緣的試品。電橋由橋體、指另儀、電位跟蹤器組成，本電橋特別適應測量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgd）及介電常數（ε）。

點膠紙、絕緣紙介電常數測試技術指標：

2.1  測量范圍及誤差本電橋的環境溫度為20±5℃，相對濕度為30％－80％條件下，應滿足下列表中的技術指示要求。 
在Cn＝100pF    R4＝3183.2（W）（即10K/π）時

.

在Cn＝100pF      R4＝318.3（W）（即1K/π）時

2.2 電容量及介損顯示精度：
　 電容量： ±0.5%  
　 介  損： ±1.5％tgdx±1×10^-4

標準電容器（SF₆）

概述：在每個高壓實驗室和試驗中，壓縮氣體標準電容器是一種必要的儀器。在這些場合中，它有許多重要的作用。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來測量電容器、電纜、套管、絕緣子、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質損耗角正切值（tgδ）。而且，還可以用作高壓測量電容分壓裝置的高壓電容。在某些條件下，還可以在局部放電測量中作高壓耦合電容器、

特點：

電容極穩定。

氣壓和溫度的變化對電容的影響可以忽略。

介質損耗極小

結構簡介：

外殼由絕緣套筒及鋼板制成的底和蓋組成，底和蓋用螺栓及環緊固在絕緣套筒的兩端。在電容器的上下兩端有防暈罩。電容器外殼內裝有同軸高度拋光的圓柱形高低壓電極。電容器設有壓力表及氣閥，供觀察內部壓力及充放氣使用

技術參數：

1. 電容器安裝運行海拔不超過1000米，使用周圍空氣溫度-10℃~40℃，相對濕度不超過70%。
2. 電容器的工作頻率為100Hz。
3. 電容器實測值誤差不大于±0.05%，與標稱值誤差不大于±3%
4. 電容器溫度系數 ≤ 3×10^-5 /℃
5. 電容器壓力系數 ≤ 3×10^-3Mpa
6. 電容器的損耗角正切值不大于1×10^-5 、2×10^-5 、5×10^-5 三檔。

電容器內充SF₆氣體。在20℃時，壓力為0.4±0.1Mpa

固體絕緣材料測試電極

本電極適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復合制品、陶瓷和 玻璃等的相對介電系數（ε）與介質損耗角正切值（tgδ）的測試本電極主要用于頻率在工頻50Hz下測量試品的相對介電系數（ε）和介質損耗角正切值（tgδ

本電極的設計主要是參照國標GB1409。
本電極采用的是三電極式結構，能有效的消除表面漏電流的影響，使測量電極下的電場趨于均勻電場

主要技術指標

環境溫度：20±5℃ 
相對濕度：65±5%
高低壓電極之間距離：0~5mm可調 
百分表示值誤差：0.01mm(一粒1.5V氧化銀電池供電)
測量極直徑：70±0.1mm
空極tgδ：≤5×10^-5
空極電容量：40±1pF
測試電壓：2000V
實驗頻率：50/100Hz
體積：Ф210mm H180mm

重量：6kg

高壓電源技術指標

一、簡介

高壓電源采用先進的數字電路技術，測試電壓、漏電流均為數字顯示，可以直觀、準確、快速、

安全的輸出高壓。

技術規格

1.輸出電壓(交流）0～10kV（±3%±3個字.a型為0～5KV） 
2.漏電流(交流）MAX  20mA（±3%±3個字,可調） 
3.變壓器容量：1000VA
4.輸出波形：100Hz正弦波 
5.工作電壓：AC220V±10%
6.使用環境： 
環境溫度：0～40℃ 
相對濕度：（20～90）%消
7.耗功率：大75VA
8.外形尺寸：320mm（寬）×170mm（高）×245mm（深）
9.重量：10Kg

電橋測量靈敏度

    電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平穩衡的分辨程度，為保證測量準確度，希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓，標準電容量成正比。

    在下面的計算公式中，用戶可根據實際情況估算出電橋靈敏度水平，在這個水平上的電容與介質損耗因數的微小變化都能夠反應出來。

     ΔC/C或Δtgδ=Ig/UωCn(1+Rg/R4+Cn/Cx)

式中: U 為測量電壓                              伏特  (V)

      ω為角頻率2πf=314(50Hz)                               

     Cn標準電容器容量                          法拉(F) 

     Ig通用指零儀的電流5×10-10                  安培(A)  

     Rg平衡指零儀內阻約1500                    歐姆(Ω)

     R4橋臂R4阻值3183                         歐姆(Ω)

     Cx被測試品電容值                           法拉(pF)

2-3工作電壓說明

在使用中，本電橋頂A，B對V點的電壓不超過11V，R3橋臂各盤的電流不超過下列規定：

10×1kΩ                             1max≤15mA

10×100Ω                            1max≤120mA

10×10Ω                             l max≤150mA

用戶在使用前應注意以上的問題。如不清楚，可根據實驗電壓及標準電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。

                    I=ω V C  

2-4輔橋的技術特性：

不失真跟蹤電壓0～11V（有效值）

2-5指零裝置的技術特性：

在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10-6V/格

                電流靈敏度不低于2×10-9 A/格

二次諧波 減不小于25dB

三次諧波 減不小于50dB

一、 電橋工作原理

 QS37A型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。C4橋臂在基本量程時，與R4橋臂并聯，測量數值為正損耗因數。結構采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內層屏蔽（S）組成。自動跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂B處取一輸入電壓，通過放大后，在內屏蔽（S）產生一個與B電位相等的電壓。當電橋在平衡時，A,B,S三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數據。同時也有效的抑制了電壓波動對平衡所帶來的影響。在指零部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

3-1 橋體的組成

電橋各臂的組成

*臂：由被測對象Cx組成Z1。

第二臂：由高壓標準電容器Cn組成Z2。

第三臂：由十進電阻器10×（1000＋100＋10＋1＋0.1）歐姆和滑線電阻（0-0.13）歐姆組成Z3。

第四臂：由十進電容臂10×（0.1＋0.01＋0.001＋0.0001）uf和可變電容器100pF組成C4再與電組R4并聯組成Z4。

3-2計算公式

Cx=R4× Cn / R3    R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω•R4•C4     R4[Ω]  C4[F]

當R4=10K/π

tgδ=C4      

當R4=1K/π

tgδ=0.1C4   

我們采取相對固定R4電阻，分別調節R3和C4使橋跟平衡，從而測得試品的電容值Cx和介質損耗tg。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻R4的阻值為角頻率（f=50Hz）若干倍。

3-3 公式說明

.頻率對介質損耗正公式：

本電橋額定的工作頻率f=50Hz，在實際工作頻率偏離額定頻率時可用修正式進行修正：

tg=f’•tgδ / f

式中：f    為額定工作頻率（f=50Hz）

f’   為實際工作頻率

tgδ  電橋測得損耗值

tgδ  為被測試品介質損耗角正切的實際值 

四、安全操作規程

1. 本儀器必須有專人負責保管，使用，非專職操作者應在使用前了解和熟悉本說明書，以免造成不必要的損失和事故。

2. 每次使用前應仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

3. 接通電源前應將靈敏度開關調到低位置。

4. 測量試品前應先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現象出現，然后才能進行測試（若試品己做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。

5. 對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。

6. 測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準備工作，測試地點周圍應有明顯的標記或金屬屏蔽圍成高壓危險區，以防止非操作人員闖入。

7. 在測量過程中，如有放電管發光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

五．操作方法 

5.1 測試前的準備工作

①按圖（3）所示，連接標準電容Ｃｎ（選用外接標準電容時），與被測電容Ｃｘ，并且將標準電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾。如選用內部標準電容器，只需連接被測試品即可。

②檢查周圍是否有強電磁場干擾，應盡量避免。

③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全，應檢查電橋上的（⊥）與大地是否接觸良好。

④檢查電橋的靈敏度開關是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強度，應符合大于2U+1的標準。

⑥對試品施加試驗電壓（按部標或所規定的專業標準進行）。

5.2 試品的測試

①在不知道被測試品的大概容量及損耗時，可先施加少許的電壓，找到粗平衡點后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細平衡點。

②在測量時，靈敏度開關是按從小到大的規律來調節的。

③在測量時，R3開關時按從左至右的規律來調節的。

④在測量時，C4開關時按從右至左的規律來調節的。

⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后，方可通電試驗。第二升起試驗電壓，并調節靈敏度開關，使UA表頭有明顯的指示。此時表明電橋沒有平衡。第三調節R3開關，順序從左至右。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應總保持能明顯地觀察到調節R3時，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發現，調節R3已無法使表頭再回到另位。這時可調節C4開關，順序時從右至左，把表頭指針調節到小位。第五用戶在調節C4到某一點時又會發現無法將指針調回另位。這時又要去調節R3開關，調節的位數是上一次調節R3的后位，然后又會出現第四點時的問題，又必須要調節C4開關．．．就這樣來回往復地調節R3和C4兩組開關，直至靈敏度開關大時，并指針回另（或指另儀指示到小）。表明電橋已達到平衡。

 ⑥測量完畢后或在暫停測量時，應將另儀的靈敏度開關降至“0”，再將測量電壓降至另并切斷電源開關，根據計算公式，算出被測試品的容量及介損值。

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113.貴州省材料產業技術研究院

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