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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。可做正接法測試和反接法測試，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。可做正接法測試和反接法測試，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。

1.60KV/0.1Hz超低頻高壓發生器輸出額定電壓：30KV，40KV，50KV，80KV，90KV

2.輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz

3.帶載能力： 0.1Hz 最大1.1μF

0.05Hz 最大2.2μF

0.02Hz 最大5.5μF

4.測量精度：3%

5.電壓正，負峰值誤差：≤3％

6.電壓波形失真度：≤5％

7.使用條件：戶內、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz；

9、帶載能力：0.1 Hz 最大1.1μF

0.05 Hz 最大2.2μF

0.02 Hz 最大5.5μF；

超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。在以往對大型發電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時,由于它們的絕緣層呈現較大的電容量,所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。設備巨大笨重不說,造價還高,而且使用十分不便。

1、60KV/0.1Hz超低頻高壓發生器命名說明

二、60KV/0.1Hz超低頻高壓發生器試驗原理

超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道，在對大型發電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現較大的電容量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國內外多年的理論和實踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化，與工頻試驗相比優越性更多。這就是為什么發達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部以委托高壓研究所起草了《35kV及以下交聯聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業標準。我國正在這一方法，本儀器是根據我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、60KV/0.1Hz超低頻高壓發生器簡介

本產品接合了現代數字變頻先進技術，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護完全自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工干預。由于全電子化，所以體積小重量輕、大屏幕液晶顯示，清晰直觀、打印機輸出試驗報告。設計指標完全符合《電力設備專用測試儀器通用技術條件，第4部分：超低頻高壓發生器通用技術條件》電力行業標準，使用十分方便。現在國內外均采用機械式的辦法進行調制和解調產生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標準，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以設備的整體功耗較大。本產品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特別說明：

電流、電壓數據均直接通過高壓側采樣獲得，所以數據真實、準確。

過壓保護：當輸出超過所設定的限壓值時，儀器將停機保護，動作時間小于２０ms。

過流保護：設計為高低壓雙重保護，高壓側可按設定值進行*停機

保護；低壓側的電流超過額定電流時將進行停機保護，動作時間都小于２０ms。

高壓輸出保護電阻設計在升壓體內，所以外面不需另接保護電阻。

由于采用了高低壓閉環負反饋控制電路，所以輸出無容升效應。

五、儀器結構說明

1、控制器面板示意圖

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地"：接地端子，使用時與大地相連。

(2)“控制輸出"：輸出多芯插座，使用時與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度"：對比度調節旋扭，用于調節液晶顯示器的對比度。

(4)“功能鍵"：其功能由顯示器提示欄對應位置提示。