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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜損耗介質測量儀

ZSDJS-9510電纜介損測試儀

電纜介損試驗相關標準：

DL/T 1694.6-2020 高壓測試儀器及設備校準規范 第6部分：電力電纜介質損耗測試儀
GB/T 3048.11-2007 電線電纜電性能試驗方法 第11部分：介質損耗角正切試驗
GB/T 3334-1999 電纜紙介質損耗角正切(tgδ)試驗方法(電橋法)
GB/T 5654-2007 液體絕緣材料 相對電容率、介質損耗因數和直流電阻率的測量
GOST 12179-1976 電纜和導線介質損失角正切測定法

簡易讀懂：電纜介損測試儀是做什么?

ZSDJS-9510電纜介損測試儀針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電纜（介損tgδ：無限制，電流I：20uA ≤ I ≤ 15A，電壓HV：1KV ≤ HV ≤ 12KV，頻率 f：30Hz≤ f ≤ 300Hz），高壓電機，高壓套管的出廠試驗等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式。可做正接法測試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。

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ZSDJS-9510高壓電纜介損測試儀主要針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電機，高壓套管的出廠試驗，高壓電纜等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式。可做正接法測試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。
特點：
1、7寸彩色液晶顯示工業級電容屏：儀器采用高端電容式觸摸7寸彩色液晶顯示屏，超大顯示界面所有操作步驟中文菜單顯示，每一步都清晰明了。
2、超寬電流量程：正接法和反接法電流測量量程都可以達到20uA-15A的超寬范圍，更大電流可定制。
3、超寬頻率范圍：外施高壓頻率可達30Hz-300Hz的超寬范圍，自適應測量。
4、各種高電壓可定制：外施高壓電壓能夠滿足各種高電壓環境，可根據用戶需求定制。
5、光纖高壓通訊：測試主機高壓采樣與低壓采樣之間采用工業級光纖通訊模塊，在兼顧高低壓之間絕緣性能的同時又能最大程度保障測試數據的精度。
6、獨立手持操作終端：手持終端與測試主機完全隔離采用2.4G無線通訊，整個測試過程中用戶只需在手持終端上操作即可，最大程度保障操作人員的人身安全。
7、鋰電池供電：手持終端、測試主機低壓端、測試主機高壓端，都采用鋰電池供電，充滿電可連續工作8小時以上。
8、U盤存儲：本機存儲的數據可以通過USB接口保存至U盤中。
參數：
1、使用條件：-15℃∽40℃ RH＜80%
2、標準電容：tgδ: <0.005%，Cn: 99.78PF
耐壓電壓: 40KV
3、分辨率：介損tgδ: 0.001%，電容量Cx: 0.001pF，頻率f：0.001Hz
4、精度：介損△tgδ:±(讀數*1.0%+0.040%)，電容量△C x :±(讀數*1.0%+1.00PF)，頻率 △f:±(讀數*1.0%+0.10Hz)
5、測量范圍：介損tgδ無限制，電流I 20uA ≤ I ≤ 15A，電壓HV 1KV ≤ HV ≤ 12KV，頻率f 30Hz≤ f ≤ 300Hz
6、手持終端鋰電池：7800mAh鋰電池
7、充電器：DC12.6V    3000mA
8、顯示方式：7寸800*480彩色液晶顯示屏
9、操作方式：工業級電容觸摸屏
10、手持終端尺寸(mm)270(L)×160(W)×65(H)
11、測試主機尺寸(mm)300(L)×300(W)×600(H)
12、存儲器大小200組，支持U盤數據存儲
13、重量（手持終端）1.5Kg
14、重量（測試主機）23Kg

參考文獻

交聯聚乙烯電纜的介質損耗介紹

現象：電介質在外電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，其內部會有發熱現象，這說明有部分電能已轉化為熱能耗散掉，電纜絕緣介質（XLPE）也不例外。

定義：電介質在電場作用下，在單位時間內因發熱而消耗的能量稱為電介質的損耗功率，即介質損耗（diclectric loss），簡稱為介損。

作用：介質損耗的大小是衡量絕緣介質電性能的一個重要指標。介質損耗不但消耗了電能，而且使絕緣發熱引發熱老化。如果介電損耗較大，甚至會引起介質的過熱而絕緣破壞，所以從這種意義上講，介質損耗越小越好。

形成機理：按照電介質的物理性質通常有三種電介質損耗形式。

（1）漏導損耗：實際使用中的絕緣材料都不是完善的理想的電介質，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發生移動而引起微弱的電流，這種微小電流稱為漏導電流，漏導電流流經介質時使介質發熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質損耗稱為“漏導損耗”。

對于XLPE電纜，在直流及交流電壓下都存在漏導損耗，通常直流電壓用泄漏電流的大小或絕緣電阻的大小來反映介質的這一損耗情況。

（2）極化損耗：在介質發生緩慢極化時（松弛極化、空間電荷極化等），帶電粒子在電場力的影響下因克服熱運動而引起的能量損耗。

對于XLPE電纜，只有在交流電壓下才存在極化損耗，而且隨著交流頻率的增大，極化損耗通常也增大。

（3）局部放電損耗：通常在固態電介質中由于存在氣隙或油隙，當外施電壓達到一定數值時，氣隙或油隙先放電而產生損耗，這一損耗在交流電壓下要比直流電壓時大的多。

對于XLPE電纜，在直流電壓下，可用泄漏電流的大小來反映電介質的損耗，而在交流電壓下，介質損耗不能單用泄漏電流來表示，通常用介質損耗正切來表示，即在一定的交流電壓下，電纜絕緣所表現出的等效電阻Rg的大小值。

由于交聯聚乙烯電力電纜不推直流耐壓試驗，交流耐壓試驗僅能反映電纜的電介質擊穿特性，不能反映電纜的損耗特性，因此有必要對電力電纜進行介損測量。

通過定量測量高壓電纜的介損及介損變化率，能有效評估重要電纜的絕緣老化狀態。現有測電纜老化的方法是用介質損耗測試法測量。其原理如圖1所示，由工頻電源1、信號采集電路2、CPU處理器3組成，三部分順序相接，信號采集電路2具有外接頭，由工頻電源1通過信號采集電路2的外接頭對被測電纜進行加壓。以工頻50Hz為例，設備在加壓時所要輸出的高壓電流I=2πfCU,由于π、f、U都是固定量，所以這時決定電流I大小的就只有電容量C了，由于電纜的電容量和電纜本身的長度有關，電纜越長其電容量越大，這時電流I就越大，儀器所要承受的負載就越重，如果電纜太長則設備就會因為負載過大而無法升壓，如果一定要升壓就要加大設備容量，則體積就變得很大、制造難度增加，成本高。

總電流可以分解為電容電流Ic和電阻電流IR合成，因此：

這正是損失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此現在的數字化儀器從本質上講，是通過測量δ或者Φ得到介損因數。

即：tanδ=P/Q=UIR/UIC =IR/IC

套入公式：IR=U/Rg，Ic=U/XC，XC=1/ωCg=1/2πfCg

得到：tanδ=XC/Rg=1/ωRgCg=1/2πfRgCg

介質損耗因素（tand）是用來描述介質材料絕緣性能的重要參數之一。它直接反映了絕緣介質損耗的大小，tand值越小越好。

5.tand與絕緣電阻、電容及頻率的關系

從上述公式看：

（1）tand跟絕緣電阻Rg成反比，絕緣電阻越低，介損值越大。因此，做介損測量時，應在絕緣良好的電纜上進行；如果有接頭進水或受潮引起的電纜整體絕緣下降，勢必會影響介損tanδ的值。(應提前用搖表測量電纜絕緣良好）

（2）跟電容Cg成反比，如果電容值Cg非常小，則介損值tanδ也會非常大，因此由于設備的限制，電纜的電容值至少要＞2nF。（至少60米，否則波形失真)

（3）跟頻率f成反比。

三、為什么在超低頻0.1Hz電壓下測試電纜介損？

交聯聚乙烯絕緣內的水樹枝老化是影響交聯聚乙烯絕緣電纜線路使用壽命的重要因素，因為水樹枝是導電的，所以絕緣內的水樹枝不發生局部放電，在交流電壓下進行局放測量不能發現絕緣中的水樹枝。但是電纜絕緣中導電的水樹區域有電損耗存在，會引起介質損耗的增加。而介質損耗增加和電纜絕緣擊穿電壓下降之間是有聯系的。

0.1Hz正弦波電壓對交聯聚乙烯絕緣水樹枝具有比較適中的局放起始值和較快的局放通道（電樹枝）增長速度，能在比較低的電壓水平下將絕緣內已經存在的不均勻導電性缺陷比較快的轉變為貫穿性絕緣擊穿，檢測出絕緣隱形缺陷。而且0.1Hz正弦波電壓下可以對電纜絕緣線路的絕緣進行介質損失因數測量，在一定程度上獲得交聯聚乙烯電纜線路老化程度的信息，確保電纜線路的可靠運行。