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电缆介损试验仪（电科院）

时间：2022-09-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆介损试验仪（电科院）

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始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商：ZSDJS-9535 高压电缆介损测试仪

ZSDJS-9535高压电缆介损测试仪主要针对大容量和高电压容性设备，如高压电机、高压套管的出厂试验、高压电缆等，在采用外部大功率试验变压器或串联谐振等外部加压设备加压的环境下，进行介损测试。仪器分为手持终端和测试主机两部分。手持终端与测试主机之间采用2.4G无线通讯方式。可做正接法测试和反接法测试，正接法和反接法的电流测量量程均可达到2uA-15A的超宽范围。外施高压不同频率可自适应测量，范围可达30Hz-300Hz。

介质损耗试验的目的：是通过测量介质损耗因数来判断设备绝缘性能。

ZSDJS-9535高压电缆介损测试仪主要针对大容量和高电压容性设备，如高压电机，高压套管的出厂试验，高压电缆等，在采用外部大功率试验变压器或串联谐振等外部加压设备加压的环境下，进行介损测试。仪器分为手持终端和测试主机两部分。手持终端与测试主机之间采用2.4G无线通讯方式。可做正接法测试和反接法测试，正接法和反接法的电流测量量程均可达到2uA-15A的超宽范围。外施高压不同频率可自适应测量，范围可达30Hz-300Hz。
介质损耗试验的目的是通过测量介质损耗因数来判断设备绝缘性能。一般使用西林电桥、电流比较型电桥、M型介质试验器等仪器进行试验。

ZSDJS-9535高压电缆介损测试仪特点
1、7寸彩色液晶显示工业级电容屏
仪器采用高端电容式触摸7寸彩色液晶显示屏，超大显示界面所有操作步骤中文菜单显示，每一步都清晰明了。
2、超宽电流量程
正接法和反接法电流测量量程都可以达到20uA-15A的超宽范围，更大电流可定制。
3、超宽频率范围
外施高压频率可达30Hz-300Hz的超宽范围，自适应测量。
4、各种高电压可定制
外施高压电压能够满足各种高电压环境，可根据用户需求定制。
5、光纤高压通讯
测试主机高压采样与低压采样之间采用工业级光纤通讯模块，在兼顾高低压之间绝缘性能的同时又能最大程度保障测试数据的精度。
6、独立手持操作终端
手持终端与测试主机完全隔离采用2.4G无线通讯，整个测试过程中用户只需在手持终端上操作即可，最大程度保障操作人员的人身安全。
7、锂电池供电
手持终端、测试主机低压端、测试主机高压端，都采用锂电池供电，充满电可连续工作8小时以上。
8、U盘存储
本机存储的数据可以通过USB接口保存至U盘中。

ZSDJS-9535高压电缆介损测试仪工作原理
在交流电压作用下，电介质要消耗部分电能，这部分电能将转变为热能产生损耗。这种能量损耗叫做电介质的损耗。当电介质上施加交流电压时，电介质中的电压和电流间成在相角差ψ，ψ的余角δ称为介质损耗角，δ的正切tgδ称为介质损耗角正切。tgδ值是用来衡量电介质损耗的参数。仪器测量线路包括一标准回路（Cn）和一被试回路(Cx)，如图2—1所示。标准回路由内置高稳定度标准电容器与测量线路组成，被试回路由被试品和测量线路组成。测量线路由取样电阻与前置放大器和A/D转换器组成。通过测量电路分别测得标准回路电流与被试回路电流幅值及其相位差，再由数字信号处理器运用数字化实时采集方法，通过矢量运算得出试品的电容值和介质损耗正切值。
三主要技术参数
1、使用条件 -15℃∽40℃ RH＜80%
2、标准电容 tgδ: <0.005% Cn: 99.78PF
耐压电压: 40KV
3、分辨率介损tgδ: 0.001%
电容量Cx: 0.001pF
频率f：0.001Hz
4、精度介损△tgδ:±(读数*1.0%+0.040%)
电容量△C x :±(读数*1.0%+1.00PF)
频率 △f:±(读数*1.0%+0.10Hz)
5、测量范围介损tgδ 无限制
电流I 20uA ≤ I ≤ 15A
电压HV 1KV ≤ HV ≤ 40KV
频率 f 30Hz≤ f ≤ 300Hz
6、手持终端锂电池 7800mAh锂电池
7、充电器 DC12.6V 3000mA
8、显示方式 7寸800*480彩色液晶显示屏
9操作方式工业级电容触摸屏
10、手持终端尺寸(mm) 270(L)×160(W)×65(H)
11、测试主机尺寸(mm) 300(L)×300(W)×600(H)
12、存储器大小 200 组支持U盘数据存储
13、重量（手持终端） 1.5Kg
14、重量（测试主机） 23Kg

超低频介损测试结果如何评价？
1. IEEE-400-2013评价标准
依据IEEE-400-2013《有屏蔽层电力电缆系统绝缘层现场型试验与评估导则》，基于“介损随时间稳定性”、“介损变化率”、“介损平均值”三个指标作为电缆绝缘老化的判据，如表5-3所示，得出正常状态、注意状态、异常状态三种状态，并相应制定“无需采取行动”、“建议进一步测试”、“立即采取检修行动”三个等级的检修策略。
（1）正常状态：不需要采取措施；
（2）注意状态：建议一定时期后进行复测；
（3）异常状态：建议对电缆或电缆接头进行检修处理。
表1 IEEE-400-2013 超低频介损诊断标准
随时间稳定性关系介损变化率关系介损平均值电缆状态
＜0.1 与＜5 与＜4 正常状态
0.1至0.5 或 5至80 或 4至50 注意状态
＞0.5 或＞80 或＞50 异常状态
国网标准-配电电缆线路试验规程（报批稿）介损检测采用上述标准。

八、超低频介损测试实践中的注意事项
注意事项：
（1）宜结合停电开展；
（2）宜重点对超过一定年限，且通道环境较差的电缆进行测试，宜对电缆绝缘情况进行长期监测并生成一个历史记录（现有设备厂家均未提供历史数据集成软件），通过测试数据分析，评定电缆绝缘状态，以确定如何进行下一步计划和安排。
（3）优先考虑重要用户电缆；
（4）因试验时需要拆卸插拔头等终端设备，宜备好所测设备的插拔头等终端备品。
（5）测试电缆段的长度不宜过短（不小于60米），最大长度不应超过0.1Hz下测试设备的最大负载容量对应的电缆长度值；
（6）诊断试验中介质损耗检测试验时，升压过程中若介质损耗指标已达异常标准可不继续提升激励电压，直接开展缺陷定位或消缺。
（7）当诊断为异常状态时，宜结合振荡波局放设备进行定点。
九、待解决的问题
1. 超低频正弦波与余弦方波的区别？为何介损测试设备均采用正弦波？
2.如何建立超低频介损测试数据库，以用于积累历史数据？

随着我国电力网络不断发展,高压电缆铺设长度不断增加,高压电缆的安全稳定运行与国民生产生活的关系也越来越紧密,因此需要能够及时反应电缆运行状态的检测手段,减少电缆因为绝缘缺陷出现电力事故的可能性,确保电网安全稳定运行。高压电缆局部放电检测和介质损耗检测是电缆绝缘突发性故障检测方法中的有效手段。局部放电(简称局放)监测可以对电缆局部故障进行检测与诊断。介质损耗(简称介损)检测可以反映电缆整体老化程度。这两种方法均是IEEE标准推荐的电缆检测方法。本文从高压电缆加压测试实验、介损检测技术、局放多源头识别以及动态自适应诊断技术四个方面对高压电缆局放与介损的检测诊断技术进行了研究。(1)针对局放检测样本与介损检测样本库获取难度高的问题,本文搭建了基于典型缺陷的高压电缆加压测试实验平台,开展了电缆局放和介损检测试验。本文通过选取和设置五种典型缺陷类型,开展高压电缆单源缺陷和多源缺陷的加压测试实验,获取局放数据。本文开展了高压电缆介质损耗检测

通过定量测量高压电缆的介损及介损变化率，能有效评估重要电缆的绝缘老化状态。现有测电缆老化的方法是用介质损耗测试法测量。其原理如图1所示，由工频电源1、信号采集电路2、CPU处理器3组成，三部分顺序相接，信号采集电路2具有外接头，由工频电源1通过信号采集电路2的外接头对被测电缆进行加压。以工频50Hz为例，设备在加压时所要输出的高压电流I=2πfCU,由于π、f、U都是固定量，所以这时决定电流I大小的就只有电容量C了，由于电缆的电容量和电缆本身的长度有关，电缆越长其电容量越大，这时电流I就越大，仪器所要承受的负载就越重，如果电缆太长则设备就会因为负载过大而无法升压，如果一定要升压就要加大设备容量，则体积就变得很大、制造难度增加，成本高。

技术特征：
1.一种电缆介损老化状态测试仪，其特征在于，它由超低频电源（4）、信号采集电路（2）、CPU处理器（3）三个部分组成，三部分顺序相接，信号采集电路（2）具有外接头，所述的超低频电源（4）频率为0.02-0.1Hz。
2.根据权利要求1所述的一种电缆介损老化状态测试仪，其特征在于，所述的超低频电源（4）频率为0.02Hz。
技术总结
一种电缆介损老化状态测试仪，其要点在于它由超低频电源、信号采集电路、CPU处理器三个部分组成，三部分顺序相接，信号采集电路具有外接头，所述的超低频电源频率为0.02?0.1Hz。本实用新型体积小，携带方便，它是在现有的电缆介损老化状态测试仪基础上进行改进，将工频电源改为超低频电源，电源的频率由50Hz下降到0.02?0.1Hz，减小了500?2500倍，也就意味着同样一根电缆比用工频50Hz电流要小500?2500倍，这样就可以带着很长的电缆进行试验，不受容量的影响。

测量高压电缆介质损耗的意义以及损耗类型解释
介质损耗因数反映绝缘的老化情况，是评价电缆绝缘性能的重要参量。另外随着电缆工作电压的升高，介质损耗产生的热量将严重限制电缆的传输容量及电缆寿命。在110kV下，电缆介质损耗可占线芯损耗的11. 8%。因此，研究XLPE电缆的介质损耗因数在工作中的变化规律，对发现电缆中存在的缺陷、保障线路的可靠运行以及提高XLPE载流量具有十分重要的意义。
在高压电场作用下,电介质中有一部分电能将转变为其他形式的能量，通常转变成热能。所谓电介质的损耗，是指在电场的作用下，电介质单位时间内损耗的电能。如果损耗很大，将会使介质温度升得很高，导致绝缘材料老化，严重时会使介质熔化、甚至烧焦，丧失绝缘性能。因此介质损耗的大小是断定绝缘性能的一项重要指标。
介质损耗根据行程的机理可分为驰豫损耗、共振损耗和电导损耗。另外，还有局部放电损耗。驰豫损耗和共振损耗分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程相联系，而电导损耗则与电介质的电导相关联
1．弛豫损耗
交变电场E 改变其大小和方向时，电介质极化的大小和方向也随着改变。如电介质为极性分子组成（极性电介质）或含有弱束缚离子（这类偶极子和离子极化由于热运动造成，分别称为偶极子和热离子），转向或位移极化需要一定时间（弛豫时间），电介质极化与电场就产生了相位差，由这种相位差而产生了电介质弛豫损耗。如组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间r比交变电场的周期T大得多，这些粒子就来不及建立极化，电介质弛豫极化就很小。在低频电场下，粒子的弛豫时间比T小得多，但由于单位时间改变方向的次数很少，电介质的弛豫损耗也很小。
弛豫极化过程在含有极性分子和弱束缚离子的液体和固体电介质中产生。对于含有极性基团的高分子聚合物，极性基团或一定长度分子链亦可产生转向极化形式的弛豫极化。液体所将性电介质的弛豫损耗与黏度有关，对于极低黏度的水、酒精等极性电介质，弛豫损耗出现在厘米波段：弛豫损耗与温度、电场频率有关。