測量原理

1、儀器結構

圖2 儀器結構圖
測量電路：傅立葉變換、復數運算等全部計算和量程切換、變頻電源控制等。
控制面板：打印機、鍵盤、顯示和通訊中轉。
變頻電源：采用SPWM開關電路產生大功率正弦波穩壓輸出。
升壓變壓器：將變頻電源輸出升壓到測量電壓，大無功輸出2KVA/1分鐘。
標準電容器：內Cn，測量基準。
CN電流檢測：用于檢測內標準電容器電流，10μA～1A。輸入電阻＜2Ω。
Cx正接線電流檢測：只用于正接線測量，10μA～1A。輸入電阻＜2Ω。
Cx反接線電流檢測：只用于反接線測量，10μA～1A。輸入電阻＜2Ω。
反接線數字隔離通訊：采用精密MPPM數字調制解調器，將反接線電流信號送到低壓側。隔離電壓20kV。
2、工作原理
啟動測量后高壓設定值送到變頻電源，變頻電源用PID算法將輸出緩速調整到設定值，測量電路將實測高壓送到變頻電源，微調低壓，實現準確高壓輸出。根據正/反接線設置，測量電路根據試驗電流自動選擇輸入并切換量程，測量電路采用傅立葉變換濾掉干擾，分離出信號基波，對標準電流和試品電流進行矢量運算，幅值計算電容量，角差計算tgδ。反復進行多次測量，經過排序選擇一個中間結果。測量結束，測量電路發出降壓指令變頻電源緩速降壓到0V。
按被測試品是否接地分兩種測量方式，即正接線測量方式和反接線測量方式。兩種測量方式的原理如圖3所示：

a 正接線測量                  b反接線測量
圖3 測量原理圖
在高壓電源的10kV側，高壓分兩路，一路給機內標準電容CN，此電容介損非常小，可以認為介損為零，即為純容性電流，此電流ICN 可做為容性電流基準。在Cx試品一側，試品電流Icx通過采樣電阻R采入機內，此Icx可分解成水平分量和垂直分量見圖二所示，通過計算水平分量與垂直分量的比值即可得到tgδ值。
在圖3（a）中Cx為非接地試品，試品電流Icx從試品末端進入采樣電阻R，得到全電流值，在圖3（b）中Cx為接地試品，機內Cx端直接接地，電流Icx從試品高壓端到機內采樣電阻取得全電流值。

 a 電流矢量法             b 試品等效電路
圖4 試品等效電路

技術指標
1、測量范圍：電容值：4 ～ 60000 pF
介損值：0 ～ 100%
2、大誤差：電容精度：±（1.0%×讀數±1 pF）
             介損精度：±（1.0%×讀數±0.04%）
3、分辨率：電容分辨率：小可分辨0.001 pF
             介損分辨率：小可分辨0.001%
4、高壓輸出：0.5 ～ 10 kV    45Hz和55Hz，電流輸出 ≤200mA
5、低壓輸出：輸出電壓3 ～ 50V  輸出電流3 ～ 30A
6、供電電源：AC 220V ±10%，50Hz或發電機供電
7、工作環境：環境溫度：0 ～ 40℃；
環境濕度：≤ 90%RH，不結露
8、外形尺寸：465×350×360mm2