中试控股技术研究院鲁工为您讲解：35kV电缆损耗介质检验仪

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。

绝缘老化指因电场、温度、机械力、湿度、周围环境等因素的长期作用，使电工设备绝缘在运行过程中质量逐渐下降、结构逐渐损坏的现象。绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系，绝缘老化最终导致绝缘失效，电力设备不能继续运行。
供配电系统中，电缆的绝缘老化尤其突出。水树是在绝缘中存在水分、电应力和某些诱发因素，如杂质、突起、空间电荷或离子时发展成的一些微通道，在交流电场和水分的作用下，水树是聚合物绝缘材料发生降解的一种现象，在潮气和电场的共同作用下，水树是诱发高压电力电缆破坏的主要原因。
针对水树等绝缘老化问题，目前国外所报导的检测方法主要以谐振电压下的介质损耗测量为主，也有研究者进行了超低频（0.1hz）电压下的介质损耗测量，但其在中压电缆的应用较多，例如，我国为6-35kv，国外为22kv的电缆。对于高压（110kv）电缆系统，谐振耐压和介损测量所需要的设备体积庞大，现场试验接线时间过长，技术复杂，测试难度大，难以实现大规模的电缆绝缘测试。而过去对于水树诊断也有很多方法报导：如交流叠加法、3次谐波法、直流成分法等，这些方法大多用于中压电缆，如用于高压电缆，则在技术上仍存在一定困难；此外，这些传统的方法很少有对实际运行电缆的现场检测数据报导，缺乏工业现场的实际使用经验。因此，对于110kv高压电缆的绝缘老化诊断评估技术，在国内外的研究报导很少。
技术实现要素：
本发明提供一种高压电缆绝缘老化测试电路，用以解决现有技术对于高压电缆系统，谐振耐压和介损测量所需要的设备体积庞大，现场试验接线时间过长，技术复杂，测试难度大，难以实现大规模的电缆绝缘测试的技术问题。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：
一种高压电缆绝缘老化测试电路，包括：保护电阻、直流电源、示波器、电子开关、以及计算机，所述示波器包括第一示波器和第二示波器；
保护电阻一端与直流电源正极连接，保护电阻另一端与电子开关第一端子连接，电子开关第二端子与第一示波器信号端连接，第一示波器信号地端与直流电源负极连接，电子开关公共端与被测电缆线芯连接，被测电缆绝缘层与第二示波器信号端连接，第二示波器信号地端与直流电源负极连接；
第一示波器和第二示波器通过数据线与计算机连接。
优选地，所述示波器采用型号为（泰克示波器mso2024b）的示波器，该示波器能够同时记录5～10mhz以及20～800hz电流波形。
优选地，所述保护电阻的阻值为10kω～20kω。
优选地，所述直流电源为负极性直流电源，该电源最大输出电压为20kv。

另外还需指出，测试用的接收天线还分电场感应电线和磁场感应天线，还有电磁场感应天线。

图13 中只是对干扰信号接收天线的原理进行了分析，实际应用中天线是不具体区分接收天线和发射天线的，两者都可以同用一根天线。因此，电路中任何带电的导体或有电流流过的导体都可以看成是发射天线。

电子设备产生辐射干扰的大小除了干扰信号幅度之外，还与感应电容C1、C2 的大小有关，即：与电场辐射的面积有关(电容与面积大小成正比)，与磁场辐射的面积也有关，因此，尽量减小干扰信号的辐射面积是一种降低辐射干扰的好办法。

在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们位相相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。

研究谐振的目的就是要认识这种客观现象，并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。在具有电感和电容的电路中，总电压和总电流的相位一般是不同的，若调节电路的L，C或电源频率f，使总电压和总电流达到同相位，这时电路中就产生了谐振现象。处于谐振状态的电路，称为谐振电路。谐振电路在电子技术中有着广泛的应用，例如电视机高频头的调谐电路、收音机的中频放大器等。但在某些电路中由于谐振的发生，也会造成不利的影响，甚至损坏电气设备，应设法加以避免。

常用的谐振电路有串联谐振和并联谐振。

串联谐振电路

在RLC串联电路中曾经讨论过，当XL=XC时，电路的电压和电流的相位相同，电路呈纯电阻性，这种现象叫做串联谐振，

谐振条件和谐振频率

根据串联谐振的定义，当电路发生谐振XL=XC时，因此产生串联谐振的条件为XL=XC

谐振时电源的频率称为谐振频率，以f0表示。

串联电路发生谐振时的频率仅由电路本身的参数L和C确定。因此，f0又称为电路的固有频率。改变电源频率f或元件L，C，都可使电路发生谐振。

谐振电路工作原理

主要是指电感、电容并联谐振组成的LC振荡器。因为LC回路有选频特性。理由：回路的等效阻抗Z=(-J/ωC)//(R+JωL),可知，阻抗Z与信号频率有关。不同频率的信号电流（同等大小的电流）在通过回路时，产生的电压是不同的。只有一个频率的信号电流产生的电压最大，就是当信号角频率ω=ω0=1/√LC时。此时回路阻抗最大，叫做并联谐振。

串联谐振的特点

1.电流与电压同相位，电路呈纯电阻性。

2.串联谐振时电路阻抗最小，在电压一定时，电路中电流最大。当发生串联谐振时，其电抗为：X=XL-XC=0

3.串联谐振时电感两端的电压，电容两端的电压比总电压大许多倍。因为串联谐振时UL=UC，两者相位相反，相互抵消，这时U=RI。

电压谐振也有其不利的一面。例如，在电力工程中，由于本身工作电压就很高，一旦谐振发生，则在电感线圈和电容上将产生非常高的电压，造成电容和电感线圈的绝缘击穿、设备损坏等事故。因此，在电力工程上应尽量避免电压谐振。

4.电源与负载之间不发生能量互换，能量互换只发生在电感元件与电容元件之间，电源供给的能量全部被电阻所消耗。