中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电力电缆超低频介损测试仪(电科院)

中试控股是ZSHVA-80KV电缆超低频耐压介损测试系统源头实力大厂
可以完成试验：应用于6kV、10kV、35kV电缆、电力电容器、大中型发电机、电动机的无损耐压及介质损耗等项目的测试，集成介质损耗诊断系统、耐压测试等多种测试功能，峰值电压可达80kV。
参考标准：DL/T849.4-2004和IEEE400.2-2013
ZSHVA-80KV电缆超低频耐压介损测试系统是由中试控股研发生产，采用 7 寸触模屏、最新 ARM7 单片机、高速 AD 采集电路，并配有后台管理软件。它克服了国内同类产品的诸多缺点，特别适用于绝缘等值电容较大的电气设备（例如：电力电缆、电力电容器、大中型发电机和电动机等）耐压试验，符合 2004 年国家新颁布电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件 DL/T849.4-2004》要求。
ZSHVA-80KV电缆超低频耐压介损测试系统采用了降低试验频率，从而降低了试验电源容量的方法。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，且操作简单。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的主要原因。

中试控股多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

中试控股一直致力于从事超低频耐压介质损耗测试装置，检测试验与设备维保三位于一体，集设计、生产、销售的服务商，为客户提供一站式工业产品智能系统解决方案。

电气设备的高压耐压试验是《绝缘预防性试验》规定的最重要项目之一。
耐压试验可分为交流耐压试验和直流耐压试验，交流耐压试验又可分为工频、变频和 0.1Hz 超低频介损测试技术，其中 0.1Hz 超低频介损技术是最新技术，是当前国际电工委员会推荐的技术。我公司新一代本系列超低频介损高压发生器是采用最新
美国技术自主开发的核心产品，采用 7 寸触模屏、最新 ARM7 单片机、高速 AD 采集电路，并配有后台管理软件。
ZSHVA超低频耐压介质损耗测试装置远远高于同类进口产品，特别适用于绝缘等值电容较大的电气设备（例如：电力电缆、电力电容器、大中型发电机和电动机等）耐压试验，符合 2004 年国家新颁布电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件 DL/T849.4-2004》要求。

1.电压（峰值）0-80kv， 灵敏度：0.1kV， 精确度：1 % 
2.波形：超低频正弦波、直流电压，电压正，负峰值误差：≤3％，电压波形失真度：≤1％
3.频率范围：0.1 Hz 0.05 Hz 0.02 Hz 负载范围（超低频测试）：10nF–10μF
4.电流：测量范围：0–70 mA ，灵敏度：1μA ，精确度：1 %
5.介损：
超低频正弦波电压范围：1–80kVrms 
负载范围：50nF–5μF
分辨率：不低于1x10-6
精确度：不低于1x10-3
测量范围：1x10-3–21000x10-3
介损测量频率：0.1Hz 
电容量范围：50nF-5μF
电阻值范围：30MΩ-10GΩ
体积：48cm*28cm*58cm
重量：45kg
6.使用条件：户内、户外；温度：-10℃～+40℃；湿度：≤85％RH
7.电源：频率50Hz,60hz，电压100v -260V±5%。
8.usb通信口。 
9.使用条件：户内、户外；温度：-10℃～+40℃；湿度：≤85％RH
10.电源：电压 220V±5%，50±5Hz

注：UN 为电缆额定电压，Uo 为电缆相电压。
试验时间：交接试验时试验时间为 60 分钟，预防性试验时间为 15 分钟。
过流保护整定电流值：
超低频耐压试验品容性电流（或泄漏电流）的估算方法：Io=2πfCU=2×3.14×0.1CU(mA)…………………(公式 1)
其中：C 为电缆对地电容量，单位为 uF；U 为试验电压有效值，单位为 kV。
2：某型号 10kV(UN=10kV，Uo=8.7kV) 电缆长 4km，单相对地电容 0.21uF/km，0.1Hz 超
低频试验电压为 26kV（峰值），则泄漏电流近似为：Io=2πfCU=2×3.14×0.1CU=0.628×0.21×4×26/2=9.69（mA）
过流保护整定电流值：I=kIo…………………(公式 2)
其中：k 为过流保护可靠系数，显然 k＞1
k 取 1.5，则过流保护整定电流值可取：14.5mA
试验接线：用随机附带的专用连接将试验设备与试验电缆连接。仔细检查接线正确后合上电源，再次设定好试验频率，时间和电压以及高压侧的过流
保护值、过压保护值，然后开始升压试验。
升压过程应密切监视高压回路，监听试品电缆是否有异常响声。升至试验电压时，仪器开始自动记录试验时间、显示试验电压值
试验时间到后，仪器自动停机。若试验中无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。
在升压和耐压过程中，如发现输出波形异常畸变，而且电流异常增大，电压不稳，试品电缆发生异味、烟雾、异常响声或闪烙等现象，应立即停止升压，停机后查明原因。这些现象如果是试品电缆绝缘部分薄弱引起的，则认为耐压试验不合格。如确定是试品电缆由于空气湿度或表面脏污等原因所污等原因所致，应将试品电缆清洁干燥处理后，再进行试验。

•一机多用
该仪器自身集成符合IEEE 400.2-2013的耐压测试和介质损耗因数诊断模块。可进行电缆交直流耐压测试、外护套测试及故障定位等多种测试。

•强大的输出
输出电压峰值可达29kV，有效值可达21KV。与同品类仪器相比，电容*大10μF，可测试更长距离电缆。输出电流*大可达20mA，比同类仪器所需测试时间更短。

•无限制运行时间
可对电缆进行持续测量，而同品类仪器在连续工作1小时后，需要将仪器停机散热2小时。

•可视化软件
所有的结果可以通过USB或蓝牙进行下载、编辑并生成报告。软件具有图形分析功能，可以更加直观地读取测试结果并与之前测试结果生成对比。

•DDD安全系统
仪器具有两个独立的接地装置（电子和机械放电），确保仪器运行时因电源被意外切断，也能使仪器放电，保证操作人员的安全。

•返回电压保护
防止测试过程中电缆突然上电对人员造成伤害。当仪器检测到外部电压大于100V时，自动切断电源并有红色指示灯指示，保证操作人员安全。

•运输方便
在尺寸，重量（14 kg）方面都具有突出特点，具有防水等级为IP67的非常坚固的水密外壳，减少了额外的运输箱，便于现场测试及运输。

•高清显示屏
具有高清的彩色显示屏(4,3")，可以轻松读取测试结果。

•干性系统
内部无油填充部件，方便用户日常的维护及运输。

•系统可升级
可根据用户的需要添加局部放电测试模块，同时进行电缆耐压、局部放电、介质损耗因数测试。

何谓超低频，根据IEEE 400.2 规定输出频率范围 0.1 – 0.01 Hz便称为超低频。采用0.1Hz高压发生器产生纯正弦波高压，施加到被测电缆上激发缺陷点的局放，检测系统经耦合电容器分压后接检测阻抗的测量回路，采用脉冲电流法进行局放测量。为何B2HV要采取正弦波呢？首先直流电对电缆损害非常大，超低频余弦也不能测局放和介损。

自2012年以来超低频技术的发展推动了各地的应用，广泛的实践应用又促进了标准的形成：IEEE、IEC等国际标准陆续纳入并推荐配网电缆的超低频介损、局放、耐压的多功能监测式耐压试验。

是一款10KV电缆超低频介损测试仪，可评估电缆老化程度，电缆健康情况尽在掌握。仅有14kg重量，现场测试一人搞定，使用时间不受限。另外IP67防护等级使其可在恶略环境下使用；特有的电压检测保护以及双放电装置，确保操作人员的生命安全，5公里以内电缆介损测试必备神器！

产品考虑到客户的使用使用情况，可以兼容高压和低压侧采样。高压侧采样的优点是会提高电缆的测试精度（例如10米以下的电缆），低压侧采样的优点是接线少操作简便。

输出电流可达20mA,测试电流的大小决定了测量相同长度及容量的电缆所用的时间长短，长度越长电容越大的电缆对测试电流的要求*越高。而测试输出电流越大则测试速度*越快。

4、仪器测量准确度高，可满足油介损测量要求，因此只需配备标准油杯，和专用测试线即可实现油介损测量。

5、采用变频技术来消除现场50Hz工频干扰，即使在强电磁干扰的环境下也能测得可靠的数据。

6、过流保护功能，在试品短路或击穿时仪器不受损坏。

7、内附标准电容和高压电源，便于现场测试，减少现场接线。

8、仪器采用大屏幕液晶显示器，测试过程通过汉字菜单提示操作。

 

三、技术指标

准确度  Cx：±(读数×1%+1pF)

tgδ:±(读数×1%+0.00040)

抗干扰指标  变频抗干扰,在200%干扰下仍能达到上述准确度

电容量范围  内施高压:  3pF～60000pF/10kV   60pF～1μF/0.5kV

外施高压:  3pF～1.5μF/10kV   60pF～30μF/0.5kV

分辨率:  最高0.001pF,4位有效数字

tgδ范围 不限，分辨率0.001%，电容、电感、电阻三种试品自动识别

试验电流范围    10μA～5A

内施高压     设定电压范围：0.5～10kV

最大输出电流：200mA

升降压方式：连续平滑调节

电压精度:±(1.5%×读数+10V)

外施高压     正接线时最大试验电流1A，工频或变频40～70Hz

反接线时最大试验电流1A/10kV，工频或变频40～70Hz

CVT自激发

低压输出     输出电压3～50V,输出电流3～30A

测量时间     约40s，与测量方式有关

输入电源     180V～270VAC,50Hz/60Hz±1%,市电或发电机供电

环境湿度     -10℃～50℃

相对湿度     <90%

外形尺寸     495mm×300mm×430mm

重    量     24kg

 

四、仪器介绍

       

图1 仪器组成

 

图2：仪器面板介绍

 

五、测量原理

5.1 仪器结构

 

图3 仪器原理图

测量电路：傅立叶变换、复数运算等全部计算和量程切换、变频电源控制等。

控制面板：打印机、键盘、显示和通讯中转。

变频电源：采用SPWM开关电路产生大功率正弦波稳压输出。

升压变压器：将变频电源输出升压到测量电压，最大无功输出2KVA/1分钟。

标准电容器：内Cn，测量基准。

CN电流检测：用于检测内标准电容器电流，10μA～1A，输入电阻＜2Ω。

Cx正接线电流检测：只用于正接线测量，10μA～1A，输入电阻＜2Ω。

Cx反接线电流检测：只用于反接线测量，10μA～1A，输入电阻＜2Ω。

反接线数字隔离通讯：隔离电压20kV，采用精密MPPM数字调制解调器，将反接线电流信号送到低压侧。

5.2 工作原理

启动测量后高压设定值送到变频电源，变频电源用PID算法将输出缓速调整到设定值，测量电路将实测高压送到变频电源，微调低压，实现准确高压输出。根据正/反接线设置，测量电路根据试验电流自动选择输入并切换量程，测量电路采用傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对标准电流和试品电流进行矢量运算，幅值计算电容量，角差计算tgδ。反复进行多次测量，经过排序选择一个中间结果。测量结束，测量电路发出降压指令变频电源缓速降压到0V。

按被测试品是否接地分两种测量方式，即正接线测量方式和反接线测量方式。两种测量方式的原理如图4所示：

 

a 正接线测量               b反接线测量

图4 测量原理图

在高压电源的10kV侧，高压分两路，一路给机内标准电容CN，此电容介损非常小，可以认为介损为零，即为纯容性电流，此电流  可做为容性电流基准。在Cx试品一侧，试品电流 通过采样电阻R采入机内，此 可分解成水平分量和垂直分量见图二所示，通过计算水平分量与垂直分量的比值即可得到tgδ值。

在图4（a）中Cx为非接地试品，试品电流 从试品末端进入采样电阻R，得到全电流值，在图4（b）中Cx为接地试品，机内Cx端直接接地，电流 从试品高压端到机内采样电阻取得全电流值。

 

 a 电流矢量法                  b 试品等效电路

图5 试品等效电路

六、接线方法

6.1正接法（见图6）

当被测试设备的低压测量端对地绝缘时，可以采用该接线法测量。

（1）高压电缆HVx的屏蔽线接被试设备高压端；HVx的芯线悬空。

（2）低压电缆Cx的低压芯线接被试设备低压端L；Cx的低压屏蔽线接被试设备屏蔽端E。（试品无屏蔽端则悬空）

（3）严禁将HVx及Cx的芯线与屏蔽线之间短接，否则无法取样，无法开展测量。

 

图6 正接法                  图7 反接法

6.2 反接法（见图7）

当被测试设备的低压端对地无法绝缘时或接地时，可以采用反接线法测量；

（1）高压电缆HVx的高压芯线接被试设备高压端；HVx的屏蔽线悬空。

（2）严禁将HVx及Cx的芯线与屏蔽线之间短接，否则无法取样，无法开展测量。

6.3 电容式电压互感器（CVT）

以TYD35/ -0.02H电容式电压互感器为例（无锡产），其内部接线图如下：

 

图8  TYD35/ -0.02H电容式电压互感器

（1）当C1为单节电容时，C1和tgδ1、C2和tgδ2的测量（见图9）

① 解开C2下端N与E间的连接线，N端子不能接地，E端子必须接地。

② 保证仪器与试品正确连接（按下表连接）。

HVx电缆     Cx电缆 CVT输出

芯线     屏蔽线  芯线     屏蔽线 

接C2的δ端或N端   悬空     接C1的H端      悬空     接a、n端

③ 接线完毕，把测量方式选择到CVT模式上，由于“δ”端绝缘水平所限，试验电压不超过3 kV。

④ 仪器自动测试，测试完毕会自动或手动打印C1、C2的电容和介损。

⑤ 按“增大”、“减小”键翻页显示C1、C2的电容和介损。

①严禁将CVT的二次绕组（a、n间；da、dn间）短接和接地，只允许通过仪器的接地端一点接地。否则无法开展测量。