2.3. Описание лабораторной установки для измерения tg
На практике измерение tgδ и емкости изоляции электрооборудования осуществляется с помощью мостов переменного тока Р-525, Р-5026 и других, выполненных по схеме Шеринга.
В данной работе используется мост типа Р-525.
Мостом называется электрическая схема, содержащая 4 ветви, соединённые, как показано на рис. 2.3. Ветви АС, АД, ВС, ВД называются плечами моста. Плечо АД представляет магазин сопротивлений R3 (6 декад), а плечо ВД – магазин конденсаторов С4 (5 декад) и постоянный резистор R4. Элементы мостовой схемы выполнены в одном корпусе и представляют собой прибор (мост) Р-525. Две другие ветви моста АС и СВ представляют соответственно исследуемую изоляцию (Сх, Rx) и образцовый конденсатор С0, емкостью 100 пФ, Uр = 10 000 В.
Рис. 2.3
Если в одну диагональ моста, например СД, подать напряжение, а во вторую диагональ АВ включить индикатор напряжения (тока), то при определённом соотношении сопротивлений плеч моста разность потенциалов между точками А, В будет равна нулю.
Условие равновесия моста определяется уравнением
,
(2.9)
где Zx, Z4, Z0, Z3 – полные сопротивления плеч моста.
Выполнив соответствующее преобразование и приравняв отдельно действительные и мнимые части равенства (2.9), получим:
,
(2.10)
.
(2.11)
Поскольку tg плеча АС, как вытекает из схемы замещения диэлектрика, определяется выражением
tg = Сх Rx , (2.12)
то, подставив значения Rx и Сх в (2.12), получим:
tg = С4 R4 , (2.13)
Обычно R4 принимают равным 10000/, а С4 численно выражают в микрофарадах. Тогда при частоте 50 Гц ( = 314), tg = С4.
Следовательно, шкалу магазина ёмкостей С4 можно проградуировать в относительных единицах (tg). Ёмкость изоляции Сх может быть рассчитана по выражению
.
(2.14)
При значениях
можно принять, что
Питание мостовой схемы осуществляется на напряжении 10 кВ независимо от номинального напряжения испытываемого электрооборудования. Поэтому лабораторная установка, приведенная на рис. 2.3, включает повышающий трансформатор Т2 типа НОМ-10 и регулировочный трансформатор Т1 типа ЛАТР-2, а также измерительные приборы, коммутационные, защитные аппараты и приборы сигнализации наличия напряжения. Лабораторная установка включает лабораторный стенд (стол) и испытательное поле, ограждённое сеткой. На лабораторном столе установлены: мост переменного тока Р-525, вибрационный гальванометр РА с усилителем, регулировочный трансформатор Т1, вольтметр контроля регулируемого напряжения РV и лампа сигнализации наличия напряжения на стенде HLR. На испытательном поле размещены: высоковольтный трансформатор Т2, образцовый конденсатор С0, образец кабеля (Cx, Rx) длиной 1,5 м марки ААШВУ-3х120, Uн = 10 кВ, автоматический заземлитель ON вывода высокого напряжения трансформатора Т2. Входная дверь испытательного поля оборудована блокирующим разъёмом АКВ и лампой сигнализации наличия напряжения HL. Автоматы включения питания QS1 и QS2 и штепсельный разъём X1 смонтированы на питающем щитке. Лабораторная установка выполнена стационарной в соответствии с рис. 2.3. Предусматривается только возможность переключения объекта измерения (кабеля) для измерения tgδ междуфазной или поясной изоляции. Конструкция кабеля и его эквивалентная схема замещения приведены соответственно на рис. 2.4, а, б, где 1 – поливинилхлоридный шланг; 2 –защитная алюминиевая оболочка; 3 – поясная изоляция; 4 – изоляция жил (междуфазная изоляция); 5 – алюминиевая жила.
Рис. 2.4