西林电桥测量tanδ时桥臂对地杂散电流的影响

tanδ测量的意义

通过测量 tanδ，可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮，油或浸渍剂脏污或老化变质，绝缘中有气隙发生放电等。这时，流过绝缘的电流中有功电流分量增大了，tanδ也加大。绝缘中存在气隙这种缺陷，最好通过做tanδ与外加电压的关系曲线tanδ~U 来发现。例如对于电机线棒，如果绝缘老化，气隙较多，则tanδ~U将呈明显的转折，如图所示。Uc代表较多气隙开始放电时的外加电压，从tanδ增加的陡度可反映出老化的程度。

tanδ~U关系曲线

测量tanδ用的西林电桥

西林电桥的基本线路如图所示，图中被试品用Cx、Rx表示，C为标准电容器(tanδ≈0)，G为检流计，R3和C4、R4为电桥的低压臂。当被试品两端均不接地时，用图中（a）所示的正接法。在正接法中电桥D点直接接地，操作时比较安全。由于通常运行中的电气设备一端都是接地的，因而这时就不得不用图(b)所示的反接法。这时电桥调节部分是处于高电位之下，应放入法拉第笼内并对地绝缘。如电桥工作电压仅为10kV，可不用法拉第笼，为了保证人身安全，R3、C4的调节手柄用的是绝缘柄，耐压15kV以上，同时，电桥的带高电位部分都放在接地的屏蔽箱内。需注意的是这时从电桥接到被试品和标准电容器的引线都是带高压的，这是因为电桥调节部分两端的电压通常只有几伏，电源高压实际上加在Cx、Rx上，上述引线的对地电位与电源电压基本相同。

图1 西林电桥的基本线路

（a）正接法（b）反接法

桥臂对地杂散电流的影响

上图电路表示的是一种理想情况，也就是不计任何杂散或干扰电流对电桥的影响。

要在实际上达到这一点，就必须注意桥臂对地杂散电流的影响(主要是杂散电容电流的影响)。由于R3和Z4数值小，正接法中杂散电容和它们并联产生的分流影响较小；反接法则不然。由于试品Cx和CN阻抗较大，特别是当Cx较小时，杂散电容的分流影响不能忽视。解决的办法是：除电桥本身采用屏蔽外，电桥至试品和CN的连接线应采用屏蔽线，如上图所示。屏蔽接在D点，这样，由屏蔽流出的对地杂散电流直接由电源供给，不再流过桥臂对电桥平衡条件没有影响。除采用屏蔽及屏蔽线外，在反接法线路中，还需要注意CN、Cx的引线及端部各部分表面的绝缘电阻，保持端部绝缘表面干燥、清洁，以消除杂散电流的影响。

图2 电桥的屏蔽

（a）屏蔽带平衡回路（b）桥臂与屏蔽间接运算放大器
图1所示的屏蔽与主桥臂间的杂散电容也会给测量带来误差，为减小此误差，有些精密的电桥采用如图2(a)所示的双屏蔽方式。两层屏蔽中，内屏蔽通过电位平衡回路接地，平衡回路与它和高压人端间的分布电容串接而分得电压，并自动调节，使内屏蔽与主桥臂等电位，而外屏蔽则直接接地。在被试品接地的场合，这个回路不能就那样使用，而要采用图2(b)所示的反接法，即应把图2(a)中接地端改成高压端，高压端改成接地端。

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