介质损耗因数tanδ现场测量的干扰影响和消除方法

1、电场干扰

被试设备周围不同相位（如 A、B、C三相）的带电体与被试设备不同部位间存在电容耦合，这些不同部位的祸合电容电流（干扰电流）沿被试品和电桥测量电路（正、反、侧接线）流过，形成电场干扰，对现场tanδ的测量造成误差。由于被试设备结构不同，其受电场干扰情况也不同。

2、电场干扰影响的消除方法

2.1 屏蔽

在部分停电的现场，对可能受到邻近带电物体电场影响的被试品，特别是直接与电桥连接的暴露的被试品电极，在可能条件下用内侧有绝缘层的金属罩、铝箔等加以屏蔽，屏蔽罩(箔)接地，以减少电场干扰的影响。

2.2 选相倒相法

对于干扰电源和试验电源同频率时，可以利用选相倒相法，通过计算的方法消除干扰电流对被试品从高压端、中间电容屏或末端电容祸合的影响。一般情况下，测量时将电源正、反倒相各测一次即可，若作反接线测量，且测得的tanδ≥15%时，应将电源另选一相测试，使tanδ≤15%为止。

当tanδ﹤10%时，实际tanδ_x可简略地按下式计算：

        tanδ_x=(R₃₂tanδ₁-R₃₁tanδ₂)/(R₃₁-R₃₂)

        C_x=(C_nR₄/2)×[(R₃₂+R₃₁)/(R₃₁R₃₂)]

式中：

        tanδ₁、tanδ₂——倒相前的tanδ；

        R₃₁、R₃₂——倒相前后的R₃值。

应用选相倒相法所引起的误差在一般高压电桥允许的误差范围内。

2.3 干扰平衡法

2.3.1 原理

当干扰源特别强，利用特制的可调电源加到桥体上，可以消除干扰对电桥平衡和对测量的影响。

图1-1为以反接线为例在R₃臂上加反干扰源测量tanδ的原理图。

在西林电桥的R₃臂并接一个特制可调的电源（反干扰电源，电动势E_s，内阻Z_s）,首先，|Z_s|>>|R₃|，反干扰源的并接，不影响干扰电流I_g、I_g3、I_g4的分布。又因为有1/ωC_x>>R₃，1/ωC_n>>|Z₄|，所以反干扰源电流I_s主要是流过R₃和Z₄臂，即：

        I_s=I_s3+I_s4

如果电桥R₃及R₄臂正好置于试品真实tanδ对应位置，调节E_s，使之满足：

        I_s3+I_s4=0

则(I_s3+I_g3)R₃=△U_BE=0

因而 I_s4+I_g4=0

这就表示流过检流计的干扰电流I_g4与反干扰电I_s4之和为零，电桥处于平衡。这时再加试验电压，电桥仍能处于平衡，即能得到较准确的tanδ值。

2.3.2 操作步骤

a) 按常规的tanδ测量方法接好线（不加试验电源），将反干扰电源的两个输出端分别接入电桥的C_x端和E端（或者是C_n端和E端，或者是C_x端和C_n端）。

b) 将电桥的R₃调整在估计的测量值位置上（例如，试品电容为100pF左右时可将R₃调整在大约为1500Ω的位置上），R₃预调得越准确，一般一次调整反干扰电源装置，即可一次平衡成功，测试数据准确。

c) 合上电桥检流计电源，将检流计灵敏度放在适当位置，观察因电场干扰造成的检流计指示值，以不超过2/3刻度为宜。

d) 合上反干扰装置的电源，先调整反干扰装置输出的反干扰电流“幅值”，后调整其相位，使检流计在灵敏度最大时，指示最小为止。

e) 固定反干扰电源装置的“幅度”和“相位”，将检流计调至零位，然后合上试验电源，按常规试验方法进行tanδ测量的平衡操作。

f) 将试验电压降到零，反干扰装置的“幅值”与“相位”保持不变，将灵敏度调至最大位置。若检流计指示很小，所测数据即为正确值。

g) 若测试数据要求相当精确时，可重复d)、e)两项操作或进行电源正、反相测量。

2.4 移相法

电桥采用移相电源，如图1-2所示。由于干扰电流I'的相位在该被试设备的位置是不变的，所以调节电桥电源电压U的相位，I_x的相位便相应的变化，于是可以改变I'和I_x的夹角。当调节移相器使它们的夹角为零的时候，上述δ'即等于δ，见图1-3。设在开关K的正、反两种不同位置下将电桥调节到平衡，所得电桥读数为C₄、R'₃和C₄、R"₃，则被试品介质损失角为：

        tanδ=ωC₄R₄

电桥的两次电容测量值为：

        C'_x=C_n(R₄/R'₃)×[(1/(1+tan₂δ)]≈C_n(R₄/R'₃)

        C"_x=C_n(R₄/R"₃)×[(1/(1+tan₂δ)]≈C_n(R₄/R"₃)

它们分别正比于I'_cx和I"_cx。

被试品的实际电容值（正比于I_cx）为：C_x=(C'_x+C"_x)/2≈(C_nR₄/2)[1/R'₃+1/R"₃]。

找出相应于夹角为零的移相器位置的方法如下：在图1-2中将B与D短接，并将R₃放在最大，此时干扰电流I'及由电源供给的被试品电流I_x均流过检流计G，它们的路径由图中虚线箭头所示。调节移相电源的相角和电压幅值，使检流计指示为最小，此时即表示上述夹角接近零。断开电源，保持移相电源相位，拆除BD短路，正式开始测量，将电压升至所需电压，若K在正、反位置下的tanδ值相等即说明移相效果良好。

用移相法测试操作比较复杂。

2.5 异频法

通过改变试验电源的频率为47.5Hz和52.5Hz（或45Hz和55Hz），利用高压电桥原理，并运用离散付里叶变换等算法，将50Hz干扰信号从测试信号中分离。

2.6 其他

有利用光纤传递信号，隔离高压，抗外电场干扰等其他方法。

3、磁场干扰

当电桥靠近电抗器等漏磁通较大的设备时可能会受到磁场干扰。通常，这一干扰主要是由于磁场作用于电桥回路所引起。为了消除干扰的影响，一般可将电桥移动位置（约数米），即可移到磁场干扰较小或影响范围以外。若不可能，则也可以在检流计极性转换开关处于两种不同位置时将电桥平衡，求得每次平衡时的试品介质损失角及电容值。然后再求取两次的平均值来消除磁场干扰的影响。

4、其他影响因素

4.1 其他影响因素有：

(a) 电桥配套的标准电容器BR-16绝缘受潮；

(b) 电桥接线插座的屏蔽不良；

(c) 被试品与电桥的连接电缆（屏蔽线）长度超过10m；

(d) 被试物电极的绝缘电阻和杂散电容。

4.2 消除方法

高压电桥和ZC-221抗干扰介质损耗测试仪应定期校验，试验时保证接线完好，不受潮；被试物周围的杂物应予清除。