中试控股技术研究院鲁工为您讲解：线缆变频介质损耗测试仪

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

在电阻、电感及电容所组成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位相同，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=R，此时回路总阻抗值最小，回路电流最大值。图1（a）所示为电感和电容元件串联组成的一端口网络，其等效阻抗，当发生谐振时，其端口电压与电流同相位，即，由此可推得谐振角频率和谐振频率分别为，。定义谐振时的感抗或容抗 为特性阻抗ρ，则特性阻抗ρ与电阻R的比值即为品质因数Q。

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一定时，电路电流将达到最大值，如图1（b）所示，且该值的大小仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，即在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的情况下，不同的R值得到不同的Q值，图2（a）所示为不同Q值时的电流幅频特性曲线。

为了研究电路参数对谐振特性的影响，通常采用通用谐振曲线，图2（b）所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖锐，电路的选频性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率范围为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

二、变频串联谐振应用分析

变频串联谐振其谐振频率，其中L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联使用应考虑互感的影响；C为被试品及分压电容器的和，现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压试验值，可确定现场的耐压试验电压U；有功功率P=1.2（P0+PK），其中P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

变频串联谐振试验过程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比，从而相应减小励磁变原边的输入电流。试验电源容量S=P+P1，其中P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流，当电抗器采取串并联以满足试验要求时，必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

在现场试验中，通常采用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直流电阻约0.1mΩ，如果接地线有弯曲环绕现象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿瞬间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只有0.002μF，实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不规范，寄生电感就会增大很多，产生的过电压可能更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地，分压器的接地点与大地的连接线应尽量短，接地线应粗、直、短，从而保证试验安全。