中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电力电缆介损测试仪

ZSDJS-9510电缆介损测试仪

电缆介损试验相关标准：

DL/T 1694.6-2020 高压测试仪器及设备校准规范 第6部分：电力电缆介质损耗测试仪
GB/T 3048.11-2007 电线电缆电性能试验方法 第11部分：介质损耗角正切试验
GB/T 3334-1999 电缆纸介质损耗角正切(tgδ)试验方法(电桥法)
GB/T 5654-2007 液体绝缘材料 相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量
GOST 12179-1976 电缆和导线介质损失角正切测定法

简易读懂：电缆介损测试仪是做什么?

ZSDJS-9510电缆介损测试仪针对大容量和高电压容性设备，如高压电缆（介损tgδ：无限制，电流I：20uA ≤ I ≤ 15A，电压HV：1KV ≤ HV ≤ 40KV，频率 f：30Hz≤ f ≤ 300Hz），高压电机，高压套管的出厂试验等，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。

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ZSDJS-9510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。

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。
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

参考文献

交联聚乙烯电缆的介质损耗介绍

现象：电介质在外电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，其内部会有发热现象，这说明有部分电能已转化为热能耗散掉，电缆绝缘介质（XLPE）也不例外。

定义：电介质在电场作用下，在单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗功率，即介质损耗（diclectric loss），简称为介损。

作用：介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一个重要指标。介质损耗不但消耗了电能，而且使绝缘发热引发热老化。如果介电损耗较大，甚至会引起介质的过热而绝缘破坏，所以从这种意义上讲，介质损耗越小越好。

形成机理：按照电介质的物理性质通常有三种电介质损耗形式。

（1）漏导损耗：实际使用中的绝缘材料都不是完善的理想的电介质，在外电场的作用下，总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流，这种微小电流称为漏导电流，漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。

对于XLPE电缆，在直流及交流电压下都存在漏导损耗，通常直流电压用泄漏电流的大小或绝缘电阻的大小来反映介质的这一损耗情况。

（2）极化损耗：在介质发生缓慢极化时（松弛极化、空间电荷极化等），带电粒子在电场力的影响下因克服热运动而引起的能量损耗。

对于XLPE电缆，只有在交流电压下才存在极化损耗，而且随着交流频率的增大，极化损耗通常也增大。

（3）局部放电损耗：通常在固态电介质中由于存在气隙或油隙，当外施电压达到一定数值时，气隙或油隙先放电而产生损耗，这一损耗在交流电压下要比直流电压时大的多。

对于XLPE电缆，在直流电压下，可用泄漏电流的大小来反映电介质的损耗，而在交流电压下，介质损耗不能单用泄漏电流来表示，通常用介质损耗正切来表示，即在一定的交流电压下，电缆绝缘所表现出的等效电阻Rg的大小值。

由于交联聚乙烯电力电缆不推直流耐压试验，交流耐压试验仅能反映电缆的电介质击穿特性，不能反映电缆的损耗特性，因此有必要对电力电缆进行介损测量。

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

(4)恢复电压之建立过程较长，很容易在再次达到闪络电压之前控制电源跳闸，避免重复击穿。

(5)恢复电压并不出现任何过冲(over shoot)所引起的过电压。

正因为上述(3)，(4)的特点，试品击穿后所形成的烧伤点并不大，这有利于对试品之击穿原因进行研究。由于以上的特点，这种装置使用起来比较安全，既不会产生大的短路电流，也不会发生恢复过电压。

下面我们将分析和说明上述的(4)，(5)两个特点。

如果第二次的闪络(重燃)出现在比第一次的耐压值略低的电压下，此时假设e的指数项衰减到5%左右，则nπ/Q≈3，即n≈Q。

由于谐振装置中Q值总是较大的，故n值也较大。所以在另一次闪络出现之前要经历几十个周期的时间，在此足够长的时间内，很容易将电源切断。

总之，利用串联谐振装置进行耐压试验是由局限性的，譬如不能用它进行外绝缘的湿闪及污闪试验。

一、RLC串联谐振的基本表现

在RLC串联电路中，电抗X的值决定电路的性质。当X>0时，电路呈感性;当X<0时，电路呈容性;当X=0时，电路呈阻性，电压和电流同相，电路的这种状态叫串联谐振。

下面做两个实验，进一步验证串联谐振的典型现象，深入探究串联谐振的条件、特点、规律和具体运用。

[实验1]：

在实验电路中，保持电源电压不变，使电源的频率由低到高变化，我们可以观察到指示灯由暗逐渐变亮，当电源频率增大到一定数值时，指示灯的亮度达到最亮程度，

继续增大电源频率，指示灯又逐渐变暗。

[实验2]：

在实验电路中，我们把电容C换成可调电容，保持电源电压和频率不变，改变可调电容C的大小，使其电容量由小逐渐变大，我们也能观察到指示灯由暗逐渐变亮，当可

调电容增大到某一数值时，指示灯亮度达到最大程度，继续增大可调电容容量，指示灯又逐渐变暗。

二、串联谐振的基本条件

1、串联谐振的定义：在RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振。

2、串联谐振的条件

当电路处于串联谐振状态时，电路呈电阻性，有Z=[R+2+(X-L-XC)+2]开方=R，根据X-L=X-C得，ωL=1/ωC，所以有f=f-0=1/2π(LC)的开方。

3、分析电路实现谐振的方法：

(1)当电源频率一定时，可调节L或C的大小来实现谐振。

(2)当电路参数L、C一定时，可改变电源频率来实现谐振。