中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆介质损耗试验系统（源头大厂）

ZSDJS-9535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-9535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-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。
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。

介质损耗因数的定义是：
介质损耗因数:tgδ只与材料特性有关，与材料的尺寸、体积无关，便于不同设备之间进行比较。
测量介质损耗因数:tgδ判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。它能反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮，油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。这时流过绝缘的电流中有功分量IRX增大了，:tgδ也加大。
按照电力设备预防性试验规程的规定，对多种电力设备（如电力变压器、发电机组、高压开关、电压电流互感器、套管、耦合电容等）都需要做介质损耗因素（:tgδ）的测量。
所以:tgδ试验是一项必不可少而且非常有效的试验。能较灵敏地反映出设备绝缘情况，发现设备缺陷。
二、介质损耗因数（tgδ）测量原理
介质损耗测量电桥分类：
（一）西林电桥（如QS1）
1.西林电桥简介
西林电桥即QS1电桥是80年代以前广泛使用的现场介损测试仪器。试验时需配备外部标准电容器（如BR16型标准电容器），以及10kV升压器及电源控制箱。需要调节平衡，结果需要换算，使用不太方便。
2.西林电桥工作原理
高压西林电桥是由：交流阻抗器、转换开关、检流计、高压标准电容器等组成。调节R3、C4使电桥平衡，此时a、b两点电压幅值相位完全相等，即R3、C4两端电压相等。
3.西林电桥测量原理
经过运算，按复数相等实部、虚部分别相等的规定可得到：
按串连模型介损定义：由于R4是固定的3184Q，频率是50Hz、C4单位为uF时，tgδ=C4，因此可以在C4刻度盘上读出介损，通过R3、R4、Cn可以计算Cx。
现场使用QS1电桥时，需要先将升压装置，标准电容器和电桥等进行连线，然后调节R3和C4，使得检流计指示为零。这时电桥平衡。读得C4值即为tgδ值，R3值经过计算可得出被试品电容值。总之现场操作使用都比较麻烦，抗干扰能力差，已经不能适应现在电气试验工作的需要。
（二）电流比较仪电桥
1.电流比较仪电桥工作原理
特点是测晕精度高，适合实验室高精度测量，电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝平衡的原理。平衡过程见右图，当交流电源加在试品、标准电容器和电桥及地之间，在试品上产生一个电流1x，在标准电容器上也产生一个电流ln，当两个电流流过Wx、Wn时，由于lx、ln两个电流的相位、幅值不相同，使Wd 有电流ld产生，通过调整Wx、Wn、C、R使lx、Iln两个电流的幅值相同，相位相反。

超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。我们知道，在对大型发电机、电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻 ，理论上容量约为工频的五百分之一。试验程序大大地减化，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部以委托武汉高压研究所起草了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准。本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。

超低频高压发生器是进行超低频交流耐压试验的高压测试装置，本装置适用于电力部门和工矿企业在现场对聚乙烯、交联聚乙烯塑料电缆及其他高压电气设备进行绝缘耐压试验。本装置相对于直流耐压试验具有较小的破坏性且与交流工频耐压具有等效性。

一、用本仪器做电缆和发电机耐压试验前，应该先用兆欧表进行测试，兆欧表测试没有问题

    后，才能使用本仪器。

二、开机前一定用放电棒将试品充分放电(放电棒使用方法为：先用限流放电端放电，再用接

地端放电)。配两个升压器的超低频接线方法：当单独使用升压器I时(试验电压≤

30KV)，仪器控制输出I务必接到升压器I，控制输出II不连接。当升压器I与升压器II

串联使用时(试验电压≤80KV)，仪器控制输出I务必接到升压器I，控制输出II务必接

到升压器II，绝对不能接反！否则会损坏仪器或者试品。

三、开机升压后，如需要中断请不要关闭电源开关，请务必使用停机键，用放电棒将试品充分

    放电后再关闭电源。否则一定会损坏仪器！！！

四、请务必严格按照屏幕提示操作，试验时请将高压线接头旋紧、接触好。

五、由于升压器内绝缘油已装满，升压后可能有少量油溢出，是正常现象，不影响使用。

六、10KV电缆试验时，应单相试验，电压设定为18KV，频率设定为0.1Hz(推荐使用)、

0.05Hz(推荐使用)、0.02Hz(升压过程较慢)、0.01Hz(升压过程很慢，10～40分钟，适合10公里以上电缆)，说明书上所说的带载能力是理论值，现场时10KV电缆长度可达到3-20公里。

七、35KV电缆试验时，应单相试验，电压设定为60KV(常规要求)-78KV(按规程需要)，频率设

定为0.1Hz(推荐使用)、0.05Hz(推荐使用)、0.02Hz(升压过程较慢)、0.01Hz(升压过程很慢，10～40分钟，适合10公里以上电缆)，说明书上所说的带载能力是理论值，现场时35KV电缆长度可达到3-15公里。

八、如电缆长度较短(小于300米)，试品电容小于0.05μF时不能正常升压，此时请并联高压

    电容。

九、请将高压线尼龙端子按上面的编号旋到相应的尼龙座上，要保证高压线接触良好, 接触不

好，会引起放电，烧坏高压端。尼龙端子旋紧时, 要注意力度,过度旋紧可能会损坏尼龙

端子。

十、如果是配两个升压器的超低频：当试验电压≤30KV时，可将升压器号设定为I，此时只需

I号升压器升压，II号升压器不连接，也可将升压器号设定为I+II，此时I号升压器和

II号升压器串联使用；当试验电压＞30KV时，必须将I号升压器和II号升压器串联使

用，连接方法见说明书内操作说明。当输出电压≥70KV时，请将高压电缆悬空！

十一、控制输出线接升压器端的航空插头需要往下压再旋转，才能拔出！