介损电桥的工作原理与选用探析

目前变压器行业中使用的介损电桥，基本有两类：一类是旧型号的西林电桥，另一类是新型号的智能化介损测试仪，现各选一种分别介绍如下：

（1）QS1型交流电桥的工作原理 QS1型交流电桥是一种旧型号的西林电桥，过去使用较为普遍，现在仍有不少单位在使用。其主要技术参数如下：

1）最大反接工作电压：10kV。

2）标准电容：10kV，0.5×10^-4μF。

3）电容测量范围：0.3×10^-4～0.4μF，误差为±5%。

4）tanδ测量范围：0.5%～60%，误差为±0.3%～±10%。

其工作原理如下：

QS1型交流电桥的接线原理如图3-7所示。

首先按图3-7所示电路接好试品，然后加压试验，调整桥臂R₃电阻及C₄电容，使电桥平衡时，检流计PG中无电流通过，此时A、B点电位相等，下列各式成立：

I₁=I₃I₂=I₄I₁Z₁=I₂Z₂I₃Z₃=I₄Z₄

（I₁Z₁）/（I₃Z₃）=（I₂Z₂）/（I₄Z₄） Z₁/Z₃=Z₂/Z₄

所以 Z₁Z₄=Z₂Z₃ （3-5）

图3-7 QS1型交流电桥的接线原理（正接线时）

C_X—试品等值电容 R_X—试品等值电阻 C_N—标准电容 R₃—桥臂可调电阻 R₄—桥臂电阻 C₄—桥臂可调电容 PG—交流检流计 T—升压变压器（10/0.22kV） Z₁～Z₄—各桥臂的阻抗

由图中可知各桥臂的阻抗分别为

将四个桥臂的阻抗值代入式（3-5）可得：

因为当一组复数相等时，其实数部分及虚数部应分别相等，即

实数部分：

虚数部分：

被试回路的等值电路及向量图如图3-8所示。由图中可知：

以上就是QS1型交流电桥的工作原理。(www.xing528.com)

图3-8 被试回路等值电路及向量图

（2）HV9000型介质损耗测试仪的工作原理 HV9000型介质损耗测试仪是一种新型全自动抗干扰智能化仪器，操作简单，读数直观，精度高，抗干扰能力强，内部设有升压设备，可提供多种试验电压，可对接地试品与非接地试品进行试验，便于携带。其主要技术参数如下：

1）测量范围：tanδ为0%～50%，分辨率为0.001；电容量为3pF～0.5μF，最小分辨率为0.01pF。

2）供电电源：220V、50Hz。

3）内接供电电压：0.5kV、0.75kV、1kV、1.5kV、2.25kV、3kV、7.5kV和10kV。

4）电子电路功耗：不大于40V·A。

5）基本误差：tanδ为±（1%～2%）或±（0.0005～0.002），电容量为±1%或±（1～2pF）。

6）外形尺寸：420mm×320mm×440mm。

7）仪器质量：不大于20kg。

HV9000型介质损耗测试仪的工作原理如图3-9所示。

图3-9 HV9000型介质损耗测试仪的工作原理

由图3-9可知，仪器内在高压试验电源HV处接有两路取样回路：一路为接有标准电容的标准取样回路；一路为接有被试品的被试取样回路。由单片机进行实时的数字化采集及矢量运算。由标准回路取得标准电容电流I_CN，其介质损耗非常小，可认为介质损耗为零，即为纯容性电流，可作为基准电容电流。

由被试回路取得试品电流I_CX，其与I_CN的相位差即为介质损耗角δ，I_CX可分解为水平分量I_R，及垂直分量I_C，如图3-10所示，通过计算比值I_R/I_C，即可得到tanδ值。由I_C值又可计算出C_X值。

（3）介损电桥的选用 由于新一代智能化介损测试仪，实现了全自动数字化，测试速度快，精度高，操作简便，读数直观。选用时，除了要求具备数字化智能仪器的一般功能外，还有下列要求：

1）测试精度要高。目前介损测试仪的精度：tanδ为±（1%～2%）或±（0.05%～0.2%），电容量为±1%或±（1～2pF）。

图3-10

2）试验电压要满足试品要求：仪器应能提供相应试品的试验电压。《电力变压器试验导则》（JB/T 501—2006）中，对变压器进行介质损耗测量时，施加电压的规定如下：当被试品额定电压为10kV及以上时，施加10kV电压；当被试品额定电压低于10kV，施加被试品额定电压。

3）仪器应能进行正接法和反接法试验，既可测试接地试品，也可测试非接地试品。

4）抗干扰功能要强。

5）能外接高压试验电源及外接标准电容器，以便必要时，进行仪器量程的扩充。