中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆损耗介质试验仪（电科院）

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。

本发明公开了一种高压电缆绝缘老化测试电路及其测试方法，涉及高压电缆绝测试技术领域，针对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，采用保护电阻、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等器具进行连接并测试，本发明提供的测试电路结构简单、连接方便、便于携带，具有很好的检测效果和推广价值，本发明提供的测试方法易于操作、准确度高，具有良好的使用效果和广泛的市场前景。
纳米是长度计量的最小单位，1纳米的长度为1毫米的百万分之一，纳米技术是在1nm-100nm的长度范围内，直接用构成各种元素及物质的原子、原子团、分子、分子团组装具有特定功能的材料或具有特别性能产品的高精尖技术。成功的纳米技术可应用在电子、化工、军事等各个领域，世界各国均在研究开发。纳米技术（纳米原料）应用在绝缘材料中，是将有机相和无机相在纳米范围内复合，增大两相之间的界面面积，增强粘接力。作为绝缘材料，它是由多种化学原料组成，经科学配制，独特的理化反应而成的，如果配方及工艺不合理，即使加入一些纳米级原料，在品质上也不会有太大提高。
不同的电工设备对绝缘材料性能的要求各有侧重，高压电缆等高压设备用的绝缘材料要求有高的击穿性能和低的介质损耗，但现有技术中高压电缆绝缘材料为了具有高击穿性能、低介质损耗等多种效果，但难以兼顾韧性、强度等基本性能。

4、绕组升起将压板撑开。这种损坏往往是因为轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装配有缺陷。

5、辐向失稳。这种损坏主要是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，导致变压器绕组辐向变形。

6、外绕组导线伸长导致绝缘破损。辐向电磁力企图使外绕组直径变大，当作用在导线的拉应力过大会产生*性变形。这种变

形通常伴随导线绝缘破损而造成匝间短路，严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌，甚至断裂。

7、绕组端部翻转变形。端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使绕组导线向内

翻转，外绕组向外翻转。

8、内绕组导线弯曲或曲翘。辐向电磁力使内绕组直径变小，弯曲是由两个支撑(内撑条)间导线弯矩过大而产生*性变形的结

果。如果铁心绑扎足够紧实及绕组 辐向撑条有效支撑，并且辐向电动力沿圆周方向均布的话，这种变形是对称的，整个绕组

为多边星形。然而，由于铁芯受压变形，撑条受支撑情况不相同，沿绕组圆 周受力是不均匀的，实际上常常发生局部失稳形

成曲翘变形。

9、引线固定失稳。这种损坏主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，导致引线间短路。

高压试验变压器短路故障原因分析：

因变压器出口短路导致变压器内部故障和事故的原因很多，也比较复杂，它与结构设计、原材料的质量、工艺水平、运行工

况等因数有关，但电磁线的选用是关键。从近几年解剖变压基于变压器静态理论设计而选用的电磁线，与实际运行时作用在

电磁线上的应力差异较大。

(1)目前各厂家的计算程序中是建立在漏磁场的均匀分布、线匝直径相同、等相位的力等理想化的模型基础上而编制的，而事

实上变压器的漏磁场并非均匀分布， 在铁轭部分相对集中，该区域的电磁线所受到机械力也较大;换位导线在换位处由于爬

坡会改变力的传递方向，而产生扭矩;由于垫块弹性模量的因数，轴向垫块不 等距分布，会使交变漏磁场所产生的交变力延

时共振，这也是为什么处在铁心轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼首先变形的根本原因。

(2)抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计的抗短路能力不能反映实际运行情况，

根据试验结果，电磁线的温度对其屈 服极限?0.2影响很大，随着电磁线的温度提高，其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降，在

250℃下抗弯抗拉强度要比在50℃时下降上，延伸率则下降40%以 上。而实际运行的变压器，在额定负荷下，绕组平均温度可

达105℃，zui热点温度可达118℃。一般变压器运行时均有重合闸过程，因此如果短路点一时无法消 失的话，将在非常短的

时间内(0.8s)紧接着承受第二次短路冲击，但由于受*次短路电流冲击后，绕组温度急剧增高，根据GBl094的规定，zui高允

许 250℃，这时绕组的抗短路能力己大幅度下降，这就是为什么变压器重合闸后发生短路事故居多。