本文論述了由西安科研所研制的一種介質(zhì)損耗自動測試儀的主要研究內(nèi)容、工作原理及技術(shù)性能。該設(shè)備具有技術(shù)先進(jìn)、智能化程度高、測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、測試效率高及現(xiàn)場使用十分方便等特點(diǎn)。

1、國內(nèi)外介質(zhì)損耗測試儀現(xiàn)狀

在電氣化鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，測量高壓變壓器、互感器、電抗器、電容器、避雷器及絕緣套管等高壓電器設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)(tgδ)是衡量其絕緣性能的Z基本方法。介質(zhì)損耗檢測是絕緣試驗中Z基本的檢測試驗項目之一，它可以有效地發(fā)現(xiàn)和掌握高壓電器設(shè)備的整體絕緣狀況及局部缺陷等問題，被廣泛應(yīng)用于電工制造、電氣設(shè)備安裝、工程驗交及預(yù)防性試驗中。

目前，大多數(shù)維修單位仍然使用著六、七十年代生產(chǎn)的老式儀器，均存在測量精度較低、操作過程繁瑣、測量時間長、效率低、體積笨重、抗干抗及安全性能較差等問題，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)電氣化鐵路飛速發(fā)展的需要。為此，西安科研所研制了智能型介質(zhì)損耗自動測試儀。

2、介質(zhì)損耗自動測試儀工作原理

介質(zhì)損耗自動測試儀由高壓升壓回路、測量回路與微機(jī)控制系統(tǒng)組成。

高壓升壓回路由lkVA高穩(wěn)定度電壓可調(diào)節(jié)的高壓電源電路、切換電路及保護(hù)回路組成，提供測量時所需的高壓電源。

測量回路由標(biāo)準(zhǔn)回路和被測回路構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)回路由高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器和16位ADC采樣電路組成，被測回路由被測試品和16位ADC采樣電路組成。

微機(jī)控制系統(tǒng)由AT—MEL89C52與匯編語言應(yīng)用軟件實現(xiàn)數(shù)字化實時處理，對采樣電路測得的標(biāo)準(zhǔn)回路電流幅值、被測回路電流幅值及相應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，結(jié)合移相法與倒相法等算法進(jìn)行矢量運(yùn)算，計算得出介質(zhì)損耗值(tgδ)和電容值(C)，完成實時測量的任務(wù)。

3、介質(zhì)損耗自動測試儀主要研究內(nèi)容

介質(zhì)損耗自動測試儀課題研究的主要內(nèi)容有檢測系統(tǒng)設(shè)計、高穩(wěn)定度高壓電源裝置的研制、微型計算機(jī)檢測抗干擾系統(tǒng)的研制、矢量運(yùn)算法的應(yīng)用與算法程序的設(shè)計等。

3.1檢測系統(tǒng)設(shè)計

本課題的主要研制工作是檢測系統(tǒng)設(shè)計。研制一種智能化程度高、一體化設(shè)計、具有良好的人一機(jī)交互界面、性價比高、能夠滿足現(xiàn)場使用單位需要的自動檢測設(shè)備是研制的目的。

3.2高穩(wěn)定度高壓電源裝置的研制

研制一種穩(wěn)定度高、波形失真度小及小型化的特種高壓電源裝置，是自動檢測的基礎(chǔ)與一體化設(shè)計的關(guān)鍵問題。

3.3微型計算機(jī)檢測抗干擾系統(tǒng)的研制

本檢測儀器所具有的自適應(yīng)、自穩(wěn)定、自跟蹤及測試過程自動化等功能均由微機(jī)軟、硬件實現(xiàn)。在電氣化系統(tǒng)中，電磁干擾很強(qiáng)，若對干擾處理不當(dāng)，將導(dǎo)致測量結(jié)論的錯誤，甚至引起整個儀器無法正常工作。因此研制一套抗電磁干擾力強(qiáng)、功能完善的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是本課題研制的核心問題。

3.4矢量運(yùn)算方法的應(yīng)用與算法程序的設(shè)計

應(yīng)用移相法與倒相法相結(jié)合等矢量運(yùn)算法，程序設(shè)計比較復(fù)雜，增加了微機(jī)程序的運(yùn)算工作量，其優(yōu)點(diǎn)是能排除3次、5次、7次等奇次諧波干擾，使儀器具有自動排除電磁干擾的功能。

4、介質(zhì)損耗自動測試儀主要技術(shù)性能指標(biāo)

4.1額定工作條件

(1)環(huán)境溫度：-25~+45℃；相對濕度：30%~85%；

(2)海拔高度：≤2500m；

(3)工作電源AC220V±20V，頻率50±5Hz；

(4)額定功率：≤100VA；

4.2測量范圍

(1)介質(zhì)損耗值：0~0.5，

分辨率：0.0001；

5、型式試驗和試運(yùn)行試驗

在完成全部研制任務(wù)以后，于2002年2月通過機(jī)械工業(yè)部第五(西安)專業(yè)計量測試ZX站(西安高壓電器研究所)型式試驗和檢定/計量鑒定。

于2002年12月先后在西安供電段、略陽供電段管內(nèi)的多個變電所投入使用至今，分別對電流互感器、電壓互感器、電容器、套管、隔離開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行了介質(zhì)損耗檢測，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，測試速度快(測試一個項目不超過3分鐘)，自動化程度高、大屏幕中文菜單、讀數(shù)直觀無需換算、操作簡單方便、抗電磁干擾能力強(qiáng)，解決了日常維修工作的難題，現(xiàn)場使用十分方便。通過陜西鐵通通信工程公司分別在襄渝線、寶成線等施工現(xiàn)場進(jìn)行使用，對安裝的400kHz無線通信過相裝置進(jìn)行絕緣檢測，性能穩(wěn)定可靠，使用效果良好，受到施工單位好評。

6、結(jié)論

(1)介質(zhì)損耗自動測試儀采用了一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在儀器內(nèi)部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)高壓電容器、測試電源和電壓調(diào)節(jié)裝置，可提供Zgao測試電壓10kV，具有雙重屏蔽措施，保證測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠和高精度；有高壓安全保護(hù)及報警功能，保證測試過程的安全；采用了大屏幕中文液晶顯示器，中文菜單，測試數(shù)據(jù)自動存儲，具有查詢和打印功能。

(2)該儀器經(jīng)機(jī)械工業(yè)第五(西安)計量測試ZX站(西安高壓電器研究所)進(jìn)行了型式試驗和整機(jī)的指標(biāo)計量檢定測試，測試結(jié)論為合格，全部達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。儀器經(jīng)現(xiàn)場實際運(yùn)用考驗，使用方便，操作簡單，工作可靠。

(3)該儀器在同類測試設(shè)備中處于國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)水平，今后將進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，擴(kuò)大推廣使用范圍，更好地為鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)服務(wù)。