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中試控股技術研究院魯工為您講解：外高壓電纜介質損耗測試儀

ZSDJS-9510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-9510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-9510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。

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. 所需電源容量大大減小。系列串聯諧振試驗裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產生諧振，從而得到所需高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q倍（Q為品質因素）。

2. 設備的重量和體積大大減小。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減小，一般為普通試驗裝置的1/5～1/10。

3. 改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波，有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。

4. 防止大的短路電流燒傷故障點。在諧振狀態，當被試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧（電容量變化，不滿足諧振條件），回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而采用并聯諧振或者傳統試驗變壓器的方式進行交流耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以，串聯諧振能有效地找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5. 不會出現任何恢復過電壓。被試品發生擊穿閃絡時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧立刻熄滅，裝置的保護回路動作，切斷輸出。

技術指標

1、總體技術規范

輸出試驗電壓： 0～1000kV 交流有效值

輸出試驗電流： 1～10A 交流有效值

輸出頻率： 20～300Hz

諧振電壓波形： 正弦波，波形畸變率：<1%

被試品種類：各種電力變壓器、電力電纜、發電機、GIS等設備。

工作制： 滿功率輸出下，連續工作時間30分鐘

品質因數： 20～80，視不同的負載條件而不同

輸入工作電源： 220V，50Hz.

環境溫度： 0℃～+40℃

相對濕度： <95%RH，無凝露

海拔高度： 2000m以下

整套試驗設備可根據被試品電容量的不同，確定由單個或多個諧振電抗器串、并聯使用。

2、主要部件的技術規范

（1）變頻控制單元

輸入工作電源： 220V、 50Hz，電流5～250A

輸出電壓和電流：0～250V，電流5～250A

輸出頻率：20～300Hz，

頻率調節細度：0.1Hz

最大輸出功率：5～10000kVA

（2）勵磁變壓器

輸入工作電源：250V 電流5～250A

輸出電壓和電流：0～10kV，電流1～10A

額定容量：5～50000kVA

（3）諧振電抗器：（每臺諧振器的技術規范）

單臺電抗器額定工作電壓：20kV、40kV、60kV（有效值）

單臺額定工作電流：1～10A（有效值）

（4）電容分壓器

工作方式： 純電容式

額定電壓： 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值