從能量守恒定理角度來說，在交流電壓的作用下，絕緣介質(zhì)必定會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生一定的損耗,這些損耗包括絕緣介質(zhì)極化產(chǎn)生的損耗、絕緣介質(zhì)界面因放電產(chǎn)生的損耗以及絕緣介質(zhì)內(nèi)部放電產(chǎn)生的損耗等。

　　摘要：電力系統(tǒng)中檢測(cè)高電壓設(shè)備的運(yùn)行可靠性尤其是電氣絕緣方面是否存在缺陷，介質(zhì)損耗測(cè)量是不可或缺的參照指標(biāo)。本文介紹了當(dāng)前流行的幾種介質(zhì)損耗的測(cè)量方法，分析了傳統(tǒng)介質(zhì)損耗測(cè)量方法的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)，闡述了新型介質(zhì)損耗測(cè)量方法的原理，并對(duì)未來介損測(cè)量方法作了展望。

　　關(guān)鍵詞：中級(jí)工程師電氣類論文范文,高電壓,介質(zhì)損耗,測(cè)量方法

　　當(dāng)前電力系統(tǒng)中不少事故都是由于絕緣故障造成的，尤其是在高電壓情況下絕緣介質(zhì)極易發(fā)生大面積的損耗，進(jìn)而影響電力輸送，嚴(yán)重的會(huì)造成電力系統(tǒng)癱瘓。 因此，及時(shí)對(duì)介質(zhì)絕緣性進(jìn)行事先檢測(cè)，是消除介質(zhì)絕緣性差隱患、提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效措施。對(duì)絕緣介質(zhì)損耗的研究歷來是國際社會(huì)攻關(guān)的課題，在實(shí)踐中各國也積累了一些有益的經(jīng)驗(yàn)和做法，隨著工業(yè)化與信息化的日漸融合尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的絕緣介質(zhì)損耗測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，電子控制的更趨自動(dòng)化和高穩(wěn)定性精確性的測(cè)量方法在不斷涌現(xiàn)。

　　一、傳統(tǒng)的介質(zhì)測(cè)量方法

　　(一)電橋法

　　電橋法是介損測(cè)量領(lǐng)域長期采用的一種方法，而傳統(tǒng)的測(cè)量方法主要就是指西林電橋法。分析來看，當(dāng)前流行的電橋分西林型高壓電橋和電流比較儀型高壓電橋。其中最為典型的要數(shù)西林電橋，所謂的電橋法也即西林電橋法。西林電橋?qū)儆诒容^同類阻抗元件的電橋，它的標(biāo)準(zhǔn)阻抗和被測(cè)阻抗都是電容器。在強(qiáng)高壓下進(jìn)行高精度的介損測(cè)量是西林電橋的突出優(yōu)勢(shì)，倘若采取特殊的措施甚至可以在強(qiáng)磁干擾下進(jìn)行頗高精度的測(cè)量;而電流比較儀型高壓電容電橋的原理是用變壓器的比例臂代替普通的阻抗臂，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，如若配以專門的輔助電路，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡電橋。

　　西林電橋法的測(cè)量原理是用標(biāo)準(zhǔn)電容和電阻將測(cè)試品進(jìn)行比較性的模擬測(cè)量。因?yàn)樗�的模擬電路較為復(fù)雜，對(duì)元器件的要求比較高。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化測(cè)量方法逐漸取代弊端較多的模擬方法，其原理是利用傳感器從試驗(yàn)品上取得電壓和電流信號(hào)，經(jīng)預(yù)處理后再進(jìn)行數(shù)字化，之后輸至計(jì)算單元，算出相位差，最后得到測(cè)量值。由于利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，使得模擬電路結(jié)構(gòu)簡化，提高了儀器的性能。目前許多裝置就是基于此原理，像PSC型介質(zhì)損耗自動(dòng)測(cè)量儀，即為利用電流比較儀線路進(jìn)行平衡的，采用這一裝置能夠達(dá)到很高的測(cè)量精度。

　　(二)伏安法

　　伏安法是最常用也是最成熟的一種傳統(tǒng)方法，其工作原理是借助被測(cè)試品的端電壓向量和流過被測(cè)試品電流向量之比，得到被測(cè)試品的阻抗向量，根據(jù)Zx的實(shí)部和虛部，進(jìn)一步計(jì)算求得介質(zhì)損耗值tgδ。這種測(cè)量方法在精密計(jì)算機(jī)引入后進(jìn)一步得到更新完善，基于測(cè)量系統(tǒng)的不斷升級(jí)，測(cè)量數(shù)據(jù)的處理效率大大提高，而且精準(zhǔn)度也得到保證。電力電子技術(shù)的滲入使介質(zhì)損耗測(cè)量技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。

　　二、過零點(diǎn)時(shí)差比較法

　　過零點(diǎn)時(shí)差比較法是數(shù)字化測(cè)量介質(zhì)損耗中較早采用并且效果明顯的一種方法。其主要原理是通過比較施加于介質(zhì)上的電壓U和電流I的過零時(shí)刻兩個(gè)值，求得兩個(gè)值之間的相位差，從而求得介質(zhì)損耗角。與此同時(shí)，再用脈沖技術(shù)求得兩個(gè)值的值差。若計(jì)數(shù)器顯示的脈沖數(shù)為n，而計(jì)數(shù)器的頻率為f,則△t=n/f,測(cè)量裝置對(duì)損耗角的分辨率也就是2л/Tf。由此可見，只要計(jì)數(shù)器頻率足夠高，就可以保證較高的分辨率。過零點(diǎn)時(shí)差比較法的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量的分辨率高，容易數(shù)字化處理，其缺點(diǎn)是極易受諧波干擾，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)，這也是過零點(diǎn)時(shí)差比較法使用程度不高的主要原因。

　　三、諧波分析法

　　諧波分析法的工作程序是首先由波形采集裝置u和i的時(shí)域波形同步地轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形并存儲(chǔ)，然后計(jì)算機(jī)將兩個(gè)數(shù)字波形調(diào)入內(nèi)存，用離散傅立葉變換出兩個(gè)信號(hào)的基波，最后由特定的換算公式求出絕緣介質(zhì)損耗角和等值電容。諧波分析法的關(guān)鍵步驟是基于傅立葉變換作等量，考慮到三角函數(shù)的正交性，傅立葉變換求解電壓和電流的基波是不受高次諧波的影響，也不會(huì)受儀器電子電路所產(chǎn)生的零漂影響，因此可以達(dá)到比較高的穩(wěn)定性和測(cè)量精準(zhǔn)度。

　　然而，諧波分析法的軟肋也是很明顯的。由于現(xiàn)實(shí)中電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定與采樣誤差，極為容易造成對(duì)采樣信號(hào)作DFT時(shí)出現(xiàn)偏差，數(shù)據(jù)不真實(shí)影響最終測(cè)量結(jié)果，因此又多出了一道消除偏差的程序，從而增加了麻煩。

　　四、異頻電源法

　　異頻電源法是一種全新的抗干擾方法。其原理是在介質(zhì)損耗測(cè)量中測(cè)試電源頻率偏離干擾電源頻率，通過頻率識(shí)別或?yàn)V波技術(shù)排除干擾電源的影響。實(shí)際上tgδ 是隨著頻率的變化而變化的，這就出現(xiàn)了不同頻率下的介質(zhì)損耗測(cè)量結(jié)果的等同性問題。異頻電源頻率不能偏離工頻太遠(yuǎn)，否則測(cè)量結(jié)果與工頻下的損耗值失去等同性;但也不能偏離太近，否則又會(huì)增大頻率分辨的難度，同樣會(huì)造成較大的誤差。技術(shù)層面上看，將異頻頻率和工頻頻率分辨開來可以采用DFT。理論上只要滿足同步采樣條件，DFT就不會(huì)出現(xiàn)泄漏效應(yīng)，也就意味著可以準(zhǔn)確地將異頻電源頻率所對(duì)應(yīng)的頻譜抽取出來，從而得到該頻率波的初相位。

　　不過，同樣由于電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定性，加之同步采樣環(huán)節(jié)存在的某些誤差，自然會(huì)造成對(duì)采樣信號(hào)作DFT時(shí)出現(xiàn)較大的誤差，所以在對(duì)信號(hào)作DFT時(shí)應(yīng)該去針對(duì)性的措施來消弭誤差，確保測(cè)量的tgδ精準(zhǔn)度。

　　五、現(xiàn)代介損測(cè)量技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

　　分析對(duì)比以上提出的介損測(cè)量技術(shù)，發(fā)現(xiàn)都存在某些局限，因此現(xiàn)代測(cè)量介損技術(shù)的發(fā)展趨向是在吸取借鑒以上幾種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，進(jìn)一步克服其存在的弊端，并與新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)融合，在裝置性能逐漸走向了量程廣，功能上強(qiáng)調(diào)自動(dòng)校正與補(bǔ)償，自動(dòng)測(cè)量自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)，抗干擾能力強(qiáng)大，測(cè)量精度高的路子上來。如制造業(yè)強(qiáng)國德國最新推出的LDV-5型精密型介質(zhì)損耗測(cè)量裝置，采用了數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的接受和數(shù)據(jù)處理可以在計(jì)算時(shí)間內(nèi)完成，而且由于捕獲測(cè)量值的時(shí)間短，使測(cè)量中面臨的諧波靈敏度降到了最低程度，大大提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，再加上該裝置能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測(cè)量，這也提高了測(cè)量效率，同時(shí)最大限度地避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法容易出現(xiàn)的技術(shù)失誤。

　　六、小結(jié)

　　在以上介紹的幾種介質(zhì)損耗測(cè)量方法當(dāng)中，有一個(gè)共同的相似點(diǎn)就是涉及到的介質(zhì)損耗角度數(shù)。介質(zhì)損耗角是衡量電力設(shè)備絕緣性能的重要參考指標(biāo)之一。在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，介質(zhì)損耗角的測(cè)量是借助西林電橋。然在實(shí)際操作中為使電橋取得平衡，常常需要反復(fù)調(diào)節(jié)，這樣不但程序麻煩，耗費(fèi)時(shí)間，而且容易出現(xiàn)技術(shù)性誤差，這對(duì)近年來逐漸興起的追求測(cè)量過程自動(dòng)化的在線監(jiān)測(cè)來說，電橋法是極其不方便的。隨著電力電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)得以興起并得到廣泛運(yùn)用，逐漸取代了以前依靠電橋來測(cè)量電力設(shè)備損耗角的測(cè)量方法。不可否認(rèn)，自動(dòng)化測(cè)量將是今后介損測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向，我國“十二五”時(shí)期規(guī)劃的電力行業(yè)要向高壓輸變電方向的發(fā)展目標(biāo)，對(duì)高壓下如何最大限度減少介質(zhì)絕緣損耗，更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了全新的要求，相信在工業(yè)化與信息化深度融合的背景下，自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)將不斷得到運(yùn)用和發(fā)展。

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