专利名称：基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试验装置，具体涉及一种接地试品试验装置。
背景技术：
电气设备绝缘的电容值和损耗因数的测试一般都采用电桥的方法，常用 电桥有阻容电桥和变压器电桥。对于长电缆、电力电容器等大电容接地试品， 一般应用带有电阻分流器的西林电桥测量。最简便的办法就是把接地端连在 西林电桥高阻抗桥臂的反接法，这样电桥可调节的桥臂就处于高电压侧。为 了保证操作者安全，需要把电桥可调节桥臂装在法拉第笼内，人在笼内与可 调节电桥臂的电位接近以保障安全。另一种是西林电桥的对角线接法，对角 线接法造成试验变压器高压线圈不能接地，高压端对外壳及地就有了等效阻 抗并接于试品，为消除由此产生的误差，需要在原电桥可调阻抗桥臂上再提 供添加一组补偿用可调电容、电阻，采取两次平衡的方式予以补偿，这使操 作程序复杂。流比器电容电桥比西林电桥的精度要高些，但是传统的流比器
电桥目前都采用正接法，如图1、图2所示，虽然可以测试高压试品，但是 由于试品并没有直接接地，故不能测试接地试品的电容；而1983年第2期出 版的《高电压技术》介绍了一种新型基于流比器的高压电桥，如图3所示， 解决了西林电桥存在的调节平衡复杂、被测电容值不能直读的问题，但是高 压试验时，箱体内部与高压线圈及相连的器件电压很高，非常容易发生触电 事故且很难做到对地良好绝缘，而且其工作电压仅局限于3 10千伏，很难 满足更高电压试验的需求。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有流比器电容电桥在高压试验测试接地试品时存 在的工作电压局限大、高压线圈及相连的器件对地(箱体)绝缘困难、易触电 的问题，而提出的基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置。
基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置 它包括无源 流比器电桥和引线电缆，无源流比器电桥由电源变压器、第一标准电容器、 第一电阻、第二可调电容器、具有可调匝数的原边的检测变压器和平衡指示 器组成；电源变压器的原边与工作电源相连，电源变压器的副边的两端分别与第一标准电容器的一端和地线相连；第一标准电容器的另一端分别与第一
电阻的一端和第二可调电容器的一端相连；第二可调电容器的另一端与地线 相连；第一电阻的另一端与具有可调匝数的原边的检测变压器的原边的一端 相连，具有可调匝数的原边的检测变压器的原边的另一端接地；具有可调匝 数的原边的检测变压器的副边的两端分别与平衡指示器两个接线端相连；引 线电缆为高压同轴电缆；引线电缆的高压端与电源变压器的副边的非接地端 相连，弓I线电缆的试品端与接地试品的试验端相连。
基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置，它包括有源 流比器电桥和引线电缆，有源流比器电桥由电源变压器、第一标准电容器、 第二电阻、电压变换器、具有两个可调匝数的原边的检测变压器和平衡指示 器组成；电压变换器由第三电压变换电容器、放大器和电压变换变压器组成； 电压变换变压器的原边的两端分别与放大器的两个输入端相连，电压变换变 压器的副边中点与地线相连，电压变换变压器的副边的正电压端+E与第二电 阻的一端相连，第二电阻的另一端与具有两个可调匝数的原边的检测变压器 的第一可调匝数的原边的一端相连，具有两个可调匝数的原边的检测变压器 的第一可调匝数的原边的另一端分别与放大器的第一输出端和地线相连；电 压变换变压器的副边的负电压端-E与第三电压变换电容器的一端相连，第三 电压变换电容器的另一端分别与放大器A的第二输出端和具有两个可调距数 的原边的检测变压器的第二可调匝数的原边的一端相连；电源变压器的原边 与工作电源相连，电源变压器的副边分别与第一标准电容器的一端和地线相 连；第一标准电容器的另一端与具有两个可调匝数的原边的检测变压器的第 二可调匝数的原边的另一端相连；具有两个可调匝数的原边的检测变压器的 副边两端分别与平衡指示器的两端相连；引线电缆为高压同轴电缆；引线电
缆的高压端与电源变压器的副边的非接地一端相连，引线电缆的试品端与接 地试品的试验端相连。
本实用新型的引线电缆1采用高压同轴电缆作为流比器中与被测试品相 连接的比例线圈，将接地试品高压侧的电流引入流比器，实现接地试品电流 与标准电容器电流的比较，达到测试的目的。高压同轴电缆具有良好绝缘特 性，可将高电压与箱体及其内部其它器件隔离，无需做复杂地对地绝缘，高压试验时不会发生触电事故；引线电缆l的终端采用绕包终端或冷縮终端两 种终端，消除了工作电压的局限，绕包终端主要应用在10kV以下的电压等 级，冷縮终端主要应用在10kV以上的电压等级；提供了一种替代传统用于
接地试品测量的反接、对角线接地西林电桥以及流比器电桥的新的测试装置。 本实用新型可广泛应用于无源平衡电桥和有源平衡电桥。

图1为传统的无源流比器电桥的结构示意图；图2为传统的有源流比器 电桥的结构示意图；图3为传统的流比器电桥换位后的结构示意图；图4为 本实用新型应用在无源平衡电桥上的结构示意图；图5为本实用新型应用在 有源平衡电桥上的结构示意图；图6为本实用新型引线电缆1的电流补偿原 理示意图；图7为引线电缆1应用在10kV以下电压等级的绕包终端结构示 意图；图8为引线电缆1应用在10kV以上电压等级的冷縮终端结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式包括无源流比 器电桥和引线电缆1，无源流比器电桥由电源变压器1-3、第一标准电容器 Cl、第-.电阻R1、第二可调电容器C2、具有可调匝数的原边的检测变压器 1-4和平衡指示器D组成；电源变压器1-3的原边与工作电源相连，电源变 压器1-3的副边的两端分别与第一标准电容器C1的一端和地线相连;第一标 准电容器C1的另一端分别与第一电阻R1的一端和第二可调电容器C2的一 端相连；第二可调电容器C2的另一端与地线相连；第一电阻R1的另一端与 具有可调匝数的原边的检测变压器1-4的原边的一端相连，具有可调西数的 原边的检测变压器1-4的原边的另一端接地；具有可调匝数的原边的检测变 压器1-4的副边的两端分别与平衡指示器D两个接线端相连；引线电缆1为 高压同轴电缆；引线电缆1的高压端与电源变压器1-3的副边的非接地端相 连，引线电缆1的试品端与接地试品2的试验端相连。
具体实施方式
二结合图1、图3说明本实施方式，本实施方式与具体 实施方式一不同点在于引线电缆1的外屏蔽层1-1在引线电缆1的高压端一 端与地线相连。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。外屏蔽层1-1 在引线电缆1的高压端一端接地的目的是为了消除引线电缆1对地电容和漏导对试品测量的影响。流经引线电缆l的对地电容和漏导的电流由其线芯流 入,又由其外屏蔽层1-1返回，因此在流比器的铁心内部不产生磁通，只有穿过 铁心的试品电流产生磁通参与电桥平衡。
具体实施方式
三结合图4、图5说明本实施方式，本实施方式与具体 实施方式一或二不同点在于引线电缆l的终端采用绕包终端或冷縮终端。其 它组成和连接方式与具体实施方式
一或二相同。绕包终端主要应用在10kV 以下的电压等级的试品试验中；冷缩终端主要应用在10kV以上的电压等级
的试品试验中。
具体实施方式
四结合图2说明本实施方式，本实施方式包括有源流比
器电桥和引线电缆1，有源流比器电桥由电源变压器1-3、第一标准电容器 Cl、第二电阻R2、电压变换器、具有两个可调匝数的原边的检测变压器1-6 和平衡指示器D组成；电压变换器由第三电压变换电容器C3、放大器A和 电压变换变压器1-5组成；电压变换变压器1-5的原边的两端分别与放大器 A的两个输入端相连，电压变换变压器1-5的副边中点与地线相连，电压变 换变压器1-5的副边的正电压端+E与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2 的另一端与具有两个可调匝数的原边的检测变压器1-6的第一可调距数的原 边1-6-1的一端相连，具有两个可调匝数的原边的检测变压器1-6的第一可调 匝数的原边1-6-1的另一端分别与放大器A的第一输出端和地线相连；电压 变换变压器1-5的副边的负电压端-E与第三电压变换电容器C3的一端相连， 第三电压变换电容器C3的另一端分别与放大器A的第二输出端和具有两个 可调匝数的原边的检测变压器1-6的第二可调匝数的原边1-6-2的一端相连； 电源变压器1-3的原边与工作电源相连，电源变压器1-3的副边分别与第一 标准电容器C1的一端和地线相连；第一标准电容器C1的另一端与具有两个 可调匝数的原边的检测变压器1-6的第二可调匝数的原边1-6-2的另一端相 连；具有两个可调匝数的原边的检测变压器1-6的副边的两端分别与平衡指 示器D的两个接线端相连；引线电缆l为高压同轴电缆；引线电缆l的高压 端与电源变压器1-3的副边的非接地一端相连，引线电缆1的试品端与接地 试品2的试验端相连。
具体实施方式
五结合图2、图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
四不同点在于引线电缆i的外屏蔽层1-1在引线电缆1的高压端一 端与地线相连。其它组成和连接方式与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六结合图4、图5说明本实施方式，本实施方式与具体 实施方式四或五不同点在于引线电缆1的终端采用绕包终端或冷縮终端。其 它组成和连接方式与具体实施方式
四或五相同。
本实用新型的工作原理及工作过程本实用新型可以测试绝缘强度低于
引线电缆1、第一标准电容器Cl、接地试品2三者绝缘强度中的最低限值且 电容值小于M倍第一标准电容器Cl容量，M的取值为具有可调匝数的原边
的检测变压器l-4在平衡指示器D指示到可调最小时的原边匝数，无源流比 器电桥应用公式tan5 = w 《 C2禾n Cx 二 1 + 1肌25 ，有源流比器电桥应用公
式tan5 =广^; d和Cz^q'J《，即可求得接地试品的损耗角正切值和
电容值。其中两个公式中，参数Cx为接地试品2的电容值。
结合图1说明本实用新型应用在无源平衡电桥上的工作原理及工作过 程，首先，从电源变压器1-3引入高电压分别连接到引线电缆1的高压端和 第一标准电容器C1，引线电缆1的试品端与接地试品相连构成回路，引线电 缆1的外屏蔽层1-1在引线电缆1的高压端一端与地线相连。第一标准电容 器C1的另一端与第一电阻R1相连接，再串接具有可调匝数的原边的检测变 压器1-4的原边后接地，第二可调电容器C2—端与第一标准电容器C1和第 一电阻Rl的节点相连另一端接地。通过调节第二可调电容器C2和具有可调 匝数的原边的检测变压器1-4的原边，使平衡指示器D指示到可调的最小， 即视为电桥平衡，此时利用安匝平衡条件和几何知识可以推算出损耗角正切 值为
tarkJ二0.i^ .C，被测试样的电容值为
^l + tan23
结合图2说明本实用新型应用在有源平衡电桥上的工作原理及工作过 程，首先，从电源变压器1-3引入高电压分别连接到引线电缆1的高压端和 第一标准电容器C1，引线电缆1的试品端与接地试品相连构成回路，引线电 缆1的外屏蔽层1-1在引线电缆1的高压端一端与地线相连。第一标准电容 器C1的另一端接具有两个可调匝数的原边的检测变压器1-6的第二可调匝数 的原边1-6-2后进入电压变换变压器1-5的副边的负电压端-E，电压变换变压 器1-5的副边的正电压端+E串接第二电阻R2和具有两个可调匝数的原边的 检测变压器1-6的第一可调匝数的原边1-6-1后接地。通过调节具有两个可调 匝数的原边的检测变压器1-6的第一、二可调匝数的原边,使平衡指示器D指 示到可调的最小，即视为电桥平衡，获得第一可调匝数的原边的匝数N。和第 二可调匝数的原边的匝数Na此时，利用安匝平衡条件可以推出电容值为
被测试样的损耗角正切值为
tan 5 =-5-
式中参数w为电压角频率。
权利要求1、基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置，它包括无源流比器电桥和引线电缆(1)，无源流比器电桥由电源变压器(1-3)、第一标准电容器(C1)、第一电阻(R1)、第二可调电容器(C2)、具有可调匝数的原边的检测变压器(1-4)和平衡指示器(D)组成；电源变压器(1-3)的原边与工作电源相连，电源变压器(1-3)的副边的两端分别与第一标准电容器(C1)的一端和地线相连；第一标准电容器(C1)的另一端分别与第一电阻(R1)的一端和第二可调电容器(C2)的一端相连；第二可调电容器(C2)的另一端与地线相连；第一电阻(R1)的另一端与具有可调匝数的原边的检测变压器(1-4)的原边的一端相连，具有可调匝数的原边的检测变压器(1-4)的原边的另一端接地；具有可调匝数的原边的检测变压器(1-4)的副边的两端分别与平衡指示器(D)两个接线端相连；引线电缆(1)为高压同轴电缆；引线电缆(1)的高压端与电源变压器(1-3)的副边的非接地端相连，引线电缆(1)的试品端与接地试品(2)的试验端相连。
2、 根据权利要求1所述的基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接 地试验装置，其特征在于引线电缆(l)的外屏蔽层(l-l)在引线电缆(l)的高压端 一端与地线相连。
3、 根据权利要求1或2所述的基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥 的接地试验装置，其特征在于引线电缆(l)的终端采用绕包终端或冷縮终端。
4、 基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置，它包括有 源流比器电桥和引线电缆(l)，有源流比器电桥由电源变压器(l-3)、第一标准 电容器(C1)、第二电阻(R2)、电压变换器、具有两个可调匝数的原边的检测变 压器(1-6)和平衡指示器(D)组成；电压变换器由第三电压变换电容器(C3)、放 大器(A)和电压变换变压器(l-5)组成；电压变换变压器(l-5)的原边的两端分别 与放大器(A)的两个输入端相连，电压变换变压器(l-5)的副边中点与地线相连，电压变换变压器(l-5)的副边的正电压端(+E)与第二电阻(R2)的一端相连，第二 电阻(R2)的另一端与具有两个可调匝数的原边的检测变压器G—6)的第一可调匝数的原边(l-6-l)的一端相连，具有两个可调匝数的原边的检测变压器(l-6) 的第一可调匝数的原边(1-6-l)的另一端分别与放大器(A)的第一输出端和地线 相连；电压变换变压器(l-5)的副边的负电压端(-E)与第三电压变换电容器(C3) 的一端相连，第三电压变换电容器(C3)的另一端分别与放大器(A)的第二输出端和具有两个可调匝数的原边的检测变压器(1-6)的第二可调匝数的原边(1-6-2) 的一端相连.，电源变压器(l-3)的原边与工作电源相连，电源变压器(l-3)的副边 分别与第一标准电容器(C1)的一端和地线相连；第一标准电容器(C1)的另一端 与具有两个可调匝数的原边的检测变压器(l-6)的第二可调匝数的原边(l-6-2) 的另一端相连；具有两个可调匝数的原边的检测变压器(l-6)的副边的两端分别与平衡指示器(D)的两个接线端相连；弓l线电缆(l)为高压同轴电缆；引线电缆(1)的高压端与电源变压器(l-3)的副边的非接地一端相连，引线电缆(l)的试品 端与接地试品(2)的试验端相连。
5、 根据权利要求4所述的基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接 地试验装置，其特征在于引线电缆(l)的外屏蔽层(l-l)在引线电缆(l)的高压端-端与地线相连。
6、 根据权利要求4或5所述的基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥 的接地试验装置，其特征在于引线电缆(l)的终端采用绕包终端或冷縮终端。
专利摘要基于电缆绝缘技术的反接流比器高压电桥的接地试验装置，它涉及试验装置。它为解决现有流比器电容电桥测试接地试品时存在的工作电压局限大、对地绝缘困难、易触电的问题而提出。无源流比器电桥和有源流比器电桥均采用引线电缆，引线电缆为高压同轴电缆；引线电缆的高压端与高电压引出线相连，引线电缆的试品端与接地试品相连。高压同轴电缆具有良好绝缘特性，可将高电压与箱体及其内部其它器件隔离，无需做复杂地对地绝缘，高压试验时不会发生触电事故；引线电缆的终端采用绕包终端或冷缩终端两种终端，消除了工作电压的局限，同时提供了一种替代传统用于接地试品测量的反接、对角线接地西林电桥的新测试装置。可应用于无源平衡电桥和有源平衡电桥。
文档编号G01R27/26GK201378189SQ20092009961
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者李忠华, 欢 郑, 郑新龙 申请人:哈尔滨理工大学