Діелектрична спектроскопія ізоляції силових кабелів із застосуванням осцилографічних методів

Abstract

Стаття присвячена аналізу інструментальних похибок вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат ізоляції силових кабелів при контролі її технічного стану із застосуванням осцилографічних методів. Наведено моделі для розрахунку тангенса кута діелектричних втрат, що дозволяють враховувати вплив кінцевого опору перетворювача струму в напругу, параметрів осцилографа та схеми його під’єднання на результати вимірювання параметрів ізоляції. Розглянуто схемотехнічні методи, що дозволяють зменшити вплив описаних інструментальних похибок на результати вимірювань електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат ізоляції. Отримані результати можуть бути використані при розробці лабораторних стендів для контролю технічного стану ізоляції силових кабелів у випадку застосування тестових напруг з частотою менше 1 Гц. This article is dedicated to the analysis of instrumental errors in measuring the capacitance and dielectric dissipation factor of power cable insulation during the oscilloscopic diagnostics. Models for calculating the dielectric dissipation factor are presented, accounting for the influence of the current-to-voltage converter's finite resistance, oscilloscope parameters, and its connection circuit on the measurement results. Circuit design methods for reducing the impact of these instrumental errors on insulation measurement results are discussed. The obtained results can be used in the development of laboratory setups for monitoring the technical condition of power cable insulation by applying the test voltages with a frequency of less than 1 Hz. It was shown that the application of oscilloscopic methods in dielectric spectroscopy of power cable insulation is characterized by additional instru-mental error components due to the influence of oscilloscope parameters and its connection scheme on insulation measurement results. For the power cable insulation inspection example discussed in this article, the influence of these instrumental errors leads to overestimated values of the insulation's dielectric dissipation factor. The influence of oscilloscope parameters and its connection circuit on capacitance and dielectric dissipation factor meas-urements can be reduced by reducing the resistance of the resistive current-to-voltage converter or by using voltage followers, implemented on an electrometer operational amplifiers.