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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜損耗介質檢驗儀（源頭大廠）

ZSDJS-9535電纜介損測試儀

電纜介損試驗相關標準：

DL/T 1694.6-2020 高壓測試儀器及設備校準規范 第6部分：電力電纜介質損耗測試儀
GB/T 3048.11-2007 電線電纜電性能試驗方法 第11部分：介質損耗角正切試驗
GB/T 3334-1999 電纜紙介質損耗角正切(tgδ)試驗方法(電橋法)
GB/T 5654-2007 液體絕緣材料 相對電容率、介質損耗因數和直流電阻率的測量
GOST 12179-1976 電纜和導線介質損失角正切測定法

簡易讀懂：電纜介損測試儀是做什么?

ZSDJS-9535電纜介損測試儀針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電纜（介損tgδ：無限制，電流I：20uA ≤ I ≤ 15A，電壓HV：1KV ≤ HV ≤ 40KV，頻率 f：30Hz≤ f ≤ 300Hz），高壓電機，高壓套管的出廠試驗等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式?？勺稣臃y試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。

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ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀主要針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電機，高壓套管的出廠試驗，高壓電纜等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式?？勺稣臃y試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。
特點：
1、7寸彩色液晶顯示工業級電容屏：儀器采用高端電容式觸摸7寸彩色液晶顯示屏，超大顯示界面所有操作步驟中文菜單顯示，每一步都清晰明了。
2、超寬電流量程：正接法和反接法電流測量量程都可以達到20uA-15A的超寬范圍，更大電流可定制。
3、超寬頻率范圍：外施高壓頻率可達30Hz-300Hz的超寬范圍，自適應測量。
4、各種高電壓可定制：外施高壓電壓能夠滿足各種高電壓環境，可根據用戶需求定制。
5、光纖高壓通訊：測試主機高壓采樣與低壓采樣之間采用工業級光纖通訊模塊，在兼顧高低壓之間絕緣性能的同時又能最大程度保障測試數據的精度。
6、獨立手持操作終端：手持終端與測試主機完全隔離采用2.4G無線通訊，整個測試過程中用戶只需在手持終端上操作即可，最大程度保障操作人員的人身安全。
7、鋰電池供電：手持終端、測試主機低壓端、測試主機高壓端，都采用鋰電池供電，充滿電可連續工作8小時以上。
8、U盤存儲：本機存儲的數據可以通過USB接口保存至U盤中。
參數：
1、使用條件：-15℃∽40℃ RH＜80%
2、標準電容：tgδ: <0.005%，Cn: 99.78PF
耐壓電壓: 40KV
3、分辨率：介損tgδ: 0.001%，電容量Cx: 0.001pF，頻率f：0.001Hz
4、精度：介損△tgδ:±(讀數*1.0%+0.040%)，電容量△C x :±(讀數*1.0%+1.00PF)，頻率 △f:±(讀數*1.0%+0.10Hz)
5、測量范圍：介損tgδ無限制，電流I 20uA ≤ I ≤ 15A，電壓HV 1KV ≤ HV ≤ 40KV，頻率f 30Hz≤ f ≤ 300Hz
6、手持終端鋰電池：7800mAh鋰電池
7、充電器：DC12.6V    3000mA
8、顯示方式：7寸800*480彩色液晶顯示屏
9、操作方式：工業級電容觸摸屏
10、手持終端尺寸(mm)270(L)×160(W)×65(H)
11、測試主機尺寸(mm)300(L)×300(W)×600(H)
12、存儲器大小200組，支持U盤數據存儲
13、重量（手持終端）1.5Kg
14、重量（測試主機）23Kg

參考文獻

交聯聚乙烯電纜的介質損耗介紹

現象：電介質在外電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，其內部會有發熱現象，這說明有部分電能已轉化為熱能耗散掉，電纜絕緣介質（XLPE）也不例外。

定義：電介質在電場作用下，在單位時間內因發熱而消耗的能量稱為電介質的損耗功率，即介質損耗（diclectric loss），簡稱為介損。

作用：介質損耗的大小是衡量絕緣介質電性能的一個重要指標。介質損耗不但消耗了電能，而且使絕緣發熱引發熱老化。如果介電損耗較大，甚至會引起介質的過熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質損耗越小越好。

形成機理：按照電介質的物理性質通常有三種電介質損耗形式。

（1）漏導損耗：實際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發生移動而引起微弱的電流，這種微小電流稱為漏導電流，漏導電流流經介質時使介質發熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質損耗稱為“漏導損耗”。

對于XLPE電纜，在直流及交流電壓下都存在漏導損耗，通常直流電壓用泄漏電流的大小或絕緣電阻的大小來反映介質的這一損耗情況。

（2）極化損耗：在介質發生緩慢極化時（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。

對于XLPE電纜，只有在交流電壓下才存在極化損耗，而且隨著交流頻率的增大，極化損耗通常也增大。

（3）局部放電損耗：通常在固態電介質中由于存在氣隙或油隙，當外施電壓達到一定數值時，氣隙或油隙先放電而產生損耗，這一損耗在交流電壓下要比直流電壓時大的多。

對于XLPE電纜，在直流電壓下，可用泄漏電流的大小來反映電介質的損耗，而在交流電壓下，介質損耗不能單用泄漏電流來表示，通常用介質損耗正切來表示，即在一定的交流電壓下，電纜絕緣所表現出的等效電阻Rg的大小值。

由于交聯聚乙烯電力電纜不推直流耐壓試驗，交流耐壓試驗僅能反映電纜的電介質擊穿特性，不能反映電纜的損耗特性，因此有必要對電力電纜進行介損測量。

介質損耗因數的定義是：
介質損耗因數:tgδ只與材料特性有關，與材料的尺寸、體積無關，便于不同設備之間進行比較。
測量介質損耗因數:tgδ判斷電氣設備的絕緣狀況是一種傳統的、十分有效的方法。它能反映出絕緣的一系列缺陷，如絕緣受潮，油或浸漬物臟污或劣化變質，絕緣中有氣隙發生放電等。這時流過絕緣的電流中有功分量IRX增大了，:tgδ也加大。
按照電力設備預防性試驗規程的規定，對多種電力設備（如電力變壓器、發電機組、高壓開關、電壓電流互感器、套管、耦合電容等）都需要做介質損耗因素（:tgδ）的測量。
所以:tgδ試驗是一項必不可少而且非常有效的試驗。能較靈敏地反映出設備絕緣情況，發現設備缺陷。
二、介質損耗因數（tgδ）測量原理
介質損耗測量電橋分類：
（一）西林電橋（如QS1）
1.西林電橋簡介
西林電橋即QS1電橋是80年代以前廣泛使用的現場介損測試儀器。試驗時需配備外部標準電容器（如BR16型標準電容器），以及10kV升壓器及電源控制箱。需要調節平衡，結果需要換算，使用不太方便。
2.西林電橋工作原理
高壓西林電橋是由：交流阻抗器、轉換開關、檢流計、高壓標準電容器等組成。調節R3、C4使電橋平衡，此時a、b兩點電壓幅值相位完全相等，即R3、C4兩端電壓相等。
3.西林電橋測量原理
經過運算，按復數相等實部、虛部分別相等的規定可得到：
按串連模型介損定義：由于R4是固定的3184Q，頻率是50Hz、C4單位為uF時，tgδ=C4，因此可以在C4刻度盤上讀出介損，通過R3、R4、Cn可以計算Cx。
現場使用QS1電橋時，需要先將升壓裝置，標準電容器和電橋等進行連線，然后調節R3和C4，使得檢流計指示為零。這時電橋平衡。讀得C4值即為tgδ值，R3值經過計算可得出被試品電容值。總之現場操作使用都比較麻煩，抗干擾能力差，已經不能適應現在電氣試驗工作的需要。
（二）電流比較儀電橋
1.電流比較儀電橋工作原理
特點是測暈精度高，適合實驗室高精度測量，電流比較儀電橋的工作原理是采用安匝平衡的原理。平衡過程見右圖，當交流電源加在試品、標準電容器和電橋及地之間，在試品上產生一個電流1x，在標準電容器上也產生一個電流ln，當兩個電流流過Wx、Wn時，由于lx、ln兩個電流的相位、幅值不相同，使Wd 有電流ld產生，通過調整Wx、Wn、C、R使lx、Iln兩個電流的幅值相同，相位相反。

2、連線方法：試驗時應分相進行，被試相加壓，非被試相短接接地。如圖9所示

3、按照有關規程的要求，試驗電壓峰值可按如下公式確定：

Ｕmax＝√2βＫUo

          其中Ｕmax ：為0.1Hz試驗電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與50Hz電壓的等效系數，按我國規程的要求,取1.2

Ｋ：通常取1.3∽1.5  一般取1.5

Ｕo ：發電機定子繞組額定電壓（kV）

例如：額定電壓為13.8 kV的發電機，超低頻的試驗電壓峰值計算方法為：

                 Ｕmax＝ ×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

4、試驗時間按有關規程進行

5、在耐壓過程中，若無異常聲響、氣味、冒煙以及數據顯示不穩定等現象，可以認為絕緣耐受住了試驗的考驗。為了更好地了解絕緣情況，應盡可能全面監視絕緣的表面狀態，

特別是空冷機組。經驗指出，外觀監視能發現儀表所不能反映的發電機絕緣不正常現象，如表面電暈、放電等。

  

圖9 測量定子的某相連線圖 

                                                                     九、電力電容器的超低頻耐壓試驗方法

    試驗操作方法與上述方法相似，連線方法如圖10所示。在確定試驗電壓和試驗時間時，應按照有關規程辦。   

十、注意事項

1、本儀器所配升壓器不得作它用。

2、機內帶電,切勿自行拆機修理，以免發生意外。儀器有故障，應與我公司聯系修理。

3、關機后應用放電棒對試品進行充分放電,再拆線。

4、開機前應用放電棒對試品進行充分放電。

5、每次啟動升壓前應用放電棒對試品進行充分放電。

 

(1)確認所有的連接都已完成，特別是控制器和高壓器的接地良好，并且可靠。在此步驟中，應注意確保所有絕緣體、接線柱、電纜端頭是清潔且干燥的，避免閃絡和泄漏；處理好遠端的隔離和絕緣，也就是將一些導體從其他導體及它們的屏蔽層中分離出來，要求所有電纜屏蔽應在電纜的近端點處接地；在電纜中或臨近的任何沒有被測試的導體或線芯都應接地，以避免電荷的積累及可能存在的電擊危險。

 

(2)測試電纜的容量，選擇佳頻率。將控制器放在測試電纜的附近。

 

(3)中試控股詳細講解接通電源開關，電源指示燈亮。選擇儀表模式至恤F檔，儀表調零。

 

(4)HOT端口輸出連接被試電纜線芯，COM端口輸出連接被試電纜接地，測試電纜電容。

 

(5)如果電容表模式電纜電容讀數小于6μF，按下×l按鈕，按表l選擇合適的頻率。

 

注：要求Zui小負載電容0．01 p-F，以獲得完整輸出。

 

(6)中試控股詳細講解帶示波器輸出接口的，可外接示波器(可選件)用來監測輸出波形。示波器需接地且輸入應設置到1 V，格，掃描基線應為5 s，格，且觸發器應設置為滾動顯示，觀察波形，有信號存儲顯示的示波器適合用于此。

 

(7)通過外界泄流電阻將輸出線接至試品。確保試品與周圍接地體有足夠的安全距離。

 

(8)選擇電流，電容表模式選擇開關至mA檔，觀察電纜充電電流和放電電流。

 

(9)輸出控制按鈕應在零位，按下高壓開按鈕。高壓開指示燈亮，此時高壓裝置上的泵和風扇起動。第一次使用該儀器試驗時，在升高輸出電壓及開始測試之前，將輸出控制沒為零，并使油循環10 rain，這有助于排除冷卻系統中的空氣。順時針緩慢旋轉輸出控制旋鈕，以2 kV／s均勻升壓，直至升到所需電壓值。對于大電容負載，如果升壓過快，會引起過載保護跳閘。觀察千伏表，設置電壓。請注意輸出周期，在0．02 Hz的頻率下50 s輸出一個完整的正弦波；在O．05 Hz的頻率下20 s輸出一個完整的正弦波；在O．1 Hz的頻率下10 s輸出一個完整的正弦波。要設置輸出電壓，需要多于一個周期才能精確地讀出輸出結果。獲得完整的輸出，需要負載電容的Zui小值為0．01 uF。

 

(10)保持輸出電壓至規定試驗時間。

 

(11)中試控股詳細講解在試驗過程中，如發現電壓表指針擺動較大，電流表指示急劇增加，調壓器繼續升壓值電壓基本不變甚至顯下降趨勢，而電流增加幅度較大，試品電纜發出異味，煙霧或異常響聲或閃絡等現象，應立即停止升壓，并查明原因。若是試品電纜絕緣部分簿弱引起的，則認為耐壓試驗不合格；若是由空氣濕度或表面臟污等原因所致，可將試品電纜清潔，等干燥后再進行試驗。

 

(12)試驗完畢，按下高壓關按鈕之前，將輸出控制旋鈕旋至零位，負載歸零，且使儀器循環60 S以上，這樣有充分的放電時間。

 

(13)如試驗時試品擊穿，過載保護電路會斷開高壓。如出現過載，正常的波形輸出將中斷，負載將以更慢的速度放電。

 

(14)拆試驗回路接線時，觀察電壓表指針是否回零，然后用放電棒對試品放電。

 

下面中試控股詳細介紹對發電機的超低頻耐壓試驗操作方法與以上對電纜的操作方法相似。下面就不同的地方作重點補充說明。

１．在交接、大修、局部更換繞組以及常規試驗時，均可進行此項試驗。用0.1HZ超低頻對電機進行耐壓試驗，對發電機端部絕緣的缺陷比工頻耐壓試驗更有效。其原因是在工頻電壓下，由于從線棒流出的電容電流在流經絕緣外面的半導體防暈層時造成