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電纜介損試驗儀（電科院）

時間：2022-09-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜介損試驗儀（電科院）

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始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商：ZSDJS-9535 高壓電纜介損測試儀

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。

介質損耗試驗的目的：是通過測量介質損耗因數來判斷設備絕緣性能。

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。
介質損耗試驗的目的是通過測量介質損耗因數來判斷設備絕緣性能。一般使用西林電橋、電流比較型電橋、M型介質試驗器等儀器進行試驗。

ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀特點
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。

ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀工作原理
在交流電壓作用下，電介質要消耗部分電能，這部分電能將轉變為熱能產生損耗。這種能量損耗叫做電介質的損耗。當電介質上施加交流電壓時，電介質中的電壓和電流間成在相角差ψ，ψ的余角δ稱為介質損耗角，δ的正切tgδ稱為介質損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質損耗的參數。儀器測量線路包括一標準回路（Cn）和一被試回路(Cx)，如圖2—1所示。標準回路由內置高穩定度標準電容器與測量線路組成，被試回路由被試品和測量線路組成。測量線路由取樣電阻與前置放大器和A/D轉換器組成。通過測量電路分別測得標準回路電流與被試回路電流幅值及其相位差，再由數字信號處理器運用數字化實時采集方法，通過矢量運算得出試品的電容值和介質損耗正切值。
三主要技術參數
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

超低頻介損測試結果如何評價？
1. IEEE-400-2013評價標準
依據IEEE-400-2013《有屏蔽層電力電纜系統絕緣層現場型試驗與評估導則》，基于“介損隨時間穩定性”、“介損變化率”、“介損平均值”三個指標作為電纜絕緣老化的判據，如表5-3所示，得出正常狀態、注意狀態、異常狀態三種狀態，并相應制定“無需采取行動”、“建議進一步測試”、“立即采取檢修行動”三個等級的檢修策略。
（1）正常狀態：不需要采取措施；
（2）注意狀態：建議一定時期后進行復測；
（3）異常狀態：建議對電纜或電纜接頭進行檢修處理。
表1 IEEE-400-2013 超低頻介損診斷標準
隨時間穩定性關系介損變化率關系介損平均值電纜狀態
＜0.1 與＜5 與＜4 正常狀態
0.1至0.5 或 5至80 或 4至50 注意狀態
＞0.5 或＞80 或＞50 異常狀態
國網標準-配電電纜線路試驗規程（報批稿）介損檢測采用上述標準。

八、超低頻介損測試實踐中的注意事項
注意事項：
（1）宜結合停電開展；
（2）宜重點對超過一定年限，且通道環境較差的電纜進行測試，宜對電纜絕緣情況進行長期監測并生成一個歷史記錄（現有設備廠家均未提供歷史數據集成軟件），通過測試數據分析，評定電纜絕緣狀態，以確定如何進行下一步計劃和安排。
（3）優先考慮重要用戶電纜；
（4）因試驗時需要拆卸插拔頭等終端設備，宜備好所測設備的插拔頭等終端備品。
（5）測試電纜段的長度不宜過短（不小于60米），最大長度不應超過0.1Hz下測試設備的最大負載容量對應的電纜長度值；
（6）診斷試驗中介質損耗檢測試驗時，升壓過程中若介質損耗指標已達異常標準可不繼續提升激勵電壓，直接開展缺陷定位或消缺。
（7）當診斷為異常狀態時，宜結合振蕩波局放設備進行定點。
九、待解決的問題
1. 超低頻正弦波與余弦方波的區別？為何介損測試設備均采用正弦波？
2.如何建立超低頻介損測試數據庫，以用于積累歷史數據？

隨著我國電力網絡不斷發展,高壓電纜鋪設長度不斷增加,高壓電纜的安全穩定運行與國民生產生活的關系也越來越緊密,因此需要能夠及時反應電纜運行狀態的檢測手段,減少電纜因為絕緣缺陷出現電力事故的可能性,確保電網安全穩定運行。高壓電纜局部放電檢測和介質損耗檢測是電纜絕緣突發性故障檢測方法中的有效手段。局部放電(簡稱局放)監測可以對電纜局部故障進行檢測與診斷。介質損耗(簡稱介損)檢測可以反映電纜整體老化程度。這兩種方法均是IEEE標準推薦的電纜檢測方法。本文從高壓電纜加壓測試實驗、介損檢測技術、局放多源頭識別以及動態自適應診斷技術四個方面對高壓電纜局放與介損的檢測診斷技術進行了研究。(1)針對局放檢測樣本與介損檢測樣本庫獲取難度高的問題,本文搭建了基于典型缺陷的高壓電纜加壓測試實驗平臺,開展了電纜局放和介損檢測試驗。本文通過選取和設置五種典型缺陷類型,開展高壓電纜單源缺陷和多源缺陷的加壓測試實驗,獲取局放數據。本文開展了高壓電纜介質損耗檢測

通過定量測量高壓電纜的介損及介損變化率，能有效評估重要電纜的絕緣老化狀態。現有測電纜老化的方法是用介質損耗測試法測量。其原理如圖1所示，由工頻電源1、信號采集電路2、CPU處理器3組成，三部分順序相接，信號采集電路2具有外接頭，由工頻電源1通過信號采集電路2的外接頭對被測電纜進行加壓。以工頻50Hz為例，設備在加壓時所要輸出的高壓電流I=2πfCU,由于π、f、U都是固定量，所以這時決定電流I大小的就只有電容量C了，由于電纜的電容量和電纜本身的長度有關，電纜越長其電容量越大，這時電流I就越大，儀器所要承受的負載就越重，如果電纜太長則設備就會因為負載過大而無法升壓，如果一定要升壓就要加大設備容量，則體積就變得很大、制造難度增加，成本高。

技術特征：
1.一種電纜介損老化狀態測試儀，其特征在于，它由超低頻電源（4）、信號采集電路（2）、CPU處理器（3）三個部分組成，三部分順序相接，信號采集電路（2）具有外接頭，所述的超低頻電源（4）頻率為0.02-0.1Hz。
2.根據權利要求1所述的一種電纜介損老化狀態測試儀，其特征在于，所述的超低頻電源（4）頻率為0.02Hz。
技術總結
一種電纜介損老化狀態測試儀，其要點在于它由超低頻電源、信號采集電路、CPU處理器三個部分組成，三部分順序相接，信號采集電路具有外接頭，所述的超低頻電源頻率為0.02?0.1Hz。本實用新型體積小，攜帶方便，它是在現有的電纜介損老化狀態測試儀基礎上進行改進，將工頻電源改為超低頻電源，電源的頻率由50Hz下降到0.02?0.1Hz，減小了500?2500倍，也就意味著同樣一根電纜比用工頻50Hz電流要小500?2500倍，這樣就可以帶著很長的電纜進行試驗，不受容量的影響。

測量高壓電纜介質損耗的意義以及損耗類型解釋
介質損耗因數反映絕緣的老化情況，是評價電纜絕緣性能的重要參量。另外隨著電纜工作電壓的升高，介質損耗產生的熱量將嚴重限制電纜的傳輸容量及電纜壽命。在110kV下，電纜介質損耗可占線芯損耗的11. 8%。因此，研究XLPE電纜的介質損耗因數在工作中的變化規律，對發現電纜中存在的缺陷、保障線路的可靠運行以及提高XLPE載流量具有十分重要的意義。
在高壓電場作用下,電介質中有一部分電能將轉變為其他形式的能量，通常轉變成熱能。所謂電介質的損耗，是指在電場的作用下，電介質單位時間內損耗的電能。如果損耗很大，將會使介質溫度升得很高，導致絕緣材料老化，嚴重時會使介質熔化、甚至燒焦，喪失絕緣性能。因此介質損耗的大小是斷定絕緣性能的一項重要指標。
介質損耗根據行程的機理可分為馳豫損耗、共振損耗和電導損耗。另外，還有局部放電損耗。馳豫損耗和共振損耗分別與電介質的弛豫極化和共振極化過程相聯系，而電導損耗則與電介質的電導相關聯
1．弛豫損耗
交變電場E 改變其大小和方向時，電介質極化的大小和方向也隨著改變。如電介質為極性分子組成（極性電介質）或含有弱束縛離子（這類偶極子和離子極化由于熱運動造成，分別稱為偶極子和熱離子），轉向或位移極化需要一定時間（弛豫時間），電介質極化與電場就產生了相位差，由這種相位差而產生了電介質弛豫損耗。如組成電介質的極性分子和熱離子的弛豫時間r比交變電場的周期T大得多，這些粒子就來不及建立極化，電介質弛豫極化就很小。在低頻電場下，粒子的弛豫時間比T小得多，但由于單位時間改變方向的次數很少，電介質的弛豫損耗也很小。
弛豫極化過程在含有極性分子和弱束縛離子的液體和固體電介質中產生。對于含有極性基團的高分子聚合物，極性基團或一定長度分子鏈亦可產生轉向極化形式的弛豫極化。液體所將性電介質的弛豫損耗與黏度有關，對于極低黏度的水、酒精等極性電介質，弛豫損耗出現在厘米波段：弛豫損耗與溫度、電場頻率有關。