原理與使用電容器測(cè)試儀潤(rùn)儀儀表

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原理與使用電容器測(cè)試儀潤(rùn)儀儀表

本文介紹一種實(shí)用電容器測(cè)試儀。

便攜式電容測(cè)試儀可模擬電容器系統(tǒng)的線運(yùn)行狀態(tài)，不拆線或保險(xiǎn)的情況下，方便地丈量電容器帶電運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的容量和介損，尤其可方便地適用于多個(gè)電容器并聯(lián)的系統(tǒng)中，并可用以檢查電容器系統(tǒng)電氣連接情況和保險(xiǎn)的狀態(tài)以及電容器受潮、缺油等的實(shí)際情況。

采用變頻正弦信號(hào)，電壓低、電流小，丈量完成后，電容器不儲(chǔ)能，無(wú)須放電，對(duì)操作者無(wú)任何平安威脅，非常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。

引　言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，廣泛采用電容器作為彌補(bǔ)負(fù)序、濾波、抽壓等裝置。為了增加耐壓和容量，電容器往往采取串并聯(lián)的方法，一旦電容串（并）聯(lián)連接，對(duì)外就呈現(xiàn)出總的容量值，普通的電容丈量?jī)x器就無(wú)法在線丈量出其中某個(gè)電容的數(shù)值。

要想測(cè)得某個(gè)電容的容量，就要把該電容從并統(tǒng)中拆除下來(lái)，實(shí)際操作非常復(fù)雜，并在恢復(fù)時(shí)，極易出現(xiàn)平安斷裂和接觸不良的現(xiàn)象，造成電容器系統(tǒng)投入后，差壓維護(hù)動(dòng)作跳閘。基于此，介紹一種實(shí)用電容器測(cè)試儀。

1電容測(cè)試儀原理

為了實(shí)現(xiàn)不拆線 模擬在線運(yùn)行狀態(tài)的丈量，可 以在母線上（如圖 1AIAII對(duì)并聯(lián) 電容施加交流 電 壓 然后利用 電流鉗形表分 別測(cè) 量每個(gè)被測(cè) 電容 電 流，通過(guò)公式 X=U/I計(jì)算 出電容的容抗 ;還可以根據(jù)公式 Rx=Xc/tan90°-q計(jì)算出電容的損耗（R電容器的電阻，q施加電壓和電容電流之間的相位角）從而判別電容器缺油 碳化以及受潮等情況。

1.1施加電壓

根據(jù)計(jì)算，對(duì)于牽引供電系統(tǒng)現(xiàn)在使用的4.51F電容，要想取得1A 電流，施加的工頻電壓在700V以上，為了保證操作者的人身平安和測(cè)試儀器的平安，必需設(shè)法降低施加電壓。

設(shè)計(jì)中采用了變頻的方式，如采用100Hz電壓時(shí)，對(duì)于同一電容器，施加電壓可降低2倍;采用200Hz電壓時(shí)，可降低4倍。為了保證電容器測(cè)試后，不儲(chǔ)存電荷，施加電壓也不宜過(guò)高，選用12V

對(duì)1F電容，5OHz時(shí)的容抗為3.18k12采用12V電壓時(shí)，鉗形表所測(cè)得的電流約為4mA 這樣用鉗形表測(cè)量4mA 電流時(shí)，輸出精度就是電容測(cè)量的精度。

普通電流表要保證丈量毫安級(jí)電流的準(zhǔn)確度是很容易做到但對(duì)于鉗形電流表來(lái)說(shuō)，卻是非常困難的要受到鉗口的大小、閉合縫隙以及導(dǎo)線在鉗口中的位置等諸多因素的影響。更為嚴(yán)重的牽引供電系統(tǒng)諧波的干擾下，一個(gè)毫安級(jí)鉗形表的空載測(cè)量值在2A 以上，根本無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

要想從改進(jìn)鉗形表丈量精度上保證電容的丈量精度，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。從現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，鉗形表測(cè)量到主要是23次諧波的干擾值，要想消除外界干擾的影響、提高丈量準(zhǔn)確度也必需避開諧波的影響。

基于以上2方面的考慮，采用變頻正弦逆變電路，頻率302000Hz可調(diào)，大電流3A 高電壓12V交流有效值。

1.2電流丈量

流過(guò)被測(cè)電容的電流用交流鉗形表測(cè)量，首先要求鉗形表的內(nèi)徑要略大于被測(cè)電容引線端子的外徑;其次，使用200Hz電壓源時(shí)，對(duì)于1F電容，所測(cè)得的電流也僅為15mA 因此，對(duì)鉗形表測(cè)量精度的要求也是較高的同時(shí)，為了與單片機(jī)配合，鉗形表的電流比可按初級(jí)1mA /次級(jí)并聯(lián)100kO,電阻得到1V電壓選擇。

1.3相位丈量

被測(cè)電流與施加電壓之間的相位夾角為9O標(biāo)明被測(cè)電容沒(méi)有損耗。如果夾角不是9O°，則認(rèn)為是損耗所致。設(shè)計(jì)中用10MHz0.1/z脈沖丈量相位差，50Hz被測(cè)電流時(shí)可以得到0.00005精度。據(jù)此可方便地計(jì)算出電容器的介損和功耗。

1.4現(xiàn)場(chǎng)矯正

為消除外界電磁干擾對(duì)電容值測(cè)量結(jié)果的影響，可采用內(nèi)置規(guī)范電容修正。規(guī)范電容對(duì)外要有適合鉗形表的丈量端子，可以在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，用標(biāo)準(zhǔn)電容的丈量值修正實(shí)際丈量值。

2測(cè)試儀結(jié)構(gòu)及使用

根據(jù)電容測(cè)試儀原理擬定測(cè)試儀由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、鉗形表傳感器、規(guī)范電容修正系統(tǒng)、電壓輸出單元組成，如圖2所示，該裝置整體重量缺乏3kg適合現(xiàn)場(chǎng)攜帶。

進(jìn)行電容值測(cè)試時(shí)，首先連接好各路引線，打開電源開關(guān)，將鉗形表卡在規(guī)范電容器的外界輸出線上，如圖2虛線所示，儀器功能菜單選擇現(xiàn)場(chǎng)校正，計(jì)算機(jī)控制開關(guān)K閉合，采集數(shù)據(jù)完成自動(dòng)修正計(jì)算（再進(jìn)行其它電容測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果將直接剔除外界電磁干擾的影響）

然后將輸出電壓線連在要測(cè)試電容器組母線上，按圖1接好線，用鉗形表卡在一電容器引出線上，按下計(jì)數(shù)器按鈕，裝置自動(dòng)記錄下測(cè)量的電容值，逐一卡在每臺(tái)電容器上并按下計(jì)數(shù)按鈕完成全部電容值的測(cè)試。

需要測(cè)試介損時(shí)，功能菜單中選擇，電容值和介損的測(cè)試將同步進(jìn)行。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試用，裝置大電容測(cè)試量程1000ffF精度0.3分辨率0.01F;介質(zhì)損耗丈量范圍tan≤15°，準(zhǔn)確度0.1

1組4串8并的電容器組，整個(gè)測(cè)試時(shí)間（包括準(zhǔn)備時(shí)間在內(nèi)）不超過(guò)15min并且因電壓加在母線上，測(cè)試中通過(guò)電容平安取得電流，相當(dāng)于檢查了回路（平安及連接件）完整性，有效防止了由于平安斷裂和接觸不良，造成電容器系統(tǒng)投入后，差壓維護(hù)動(dòng)作跳閘。

本公司的主營(yíng)產(chǎn)品：壓力表、精密數(shù)字壓力計(jì)、普通隔膜壓力表、智能差壓變送器，氫氣壓力表、膜片壓力表、普通膜盒壓力表、電接點(diǎn)壓力表；校驗(yàn)仿真儀；壓力變送器；不銹鋼隔膜耐震壓力表；校驗(yàn)裝置；工業(yè)熱工儀表；智能數(shù)控儀表；便攜式壓力校驗(yàn)儀；電線電纜；渦街流量計(jì)等。