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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kV電纜損耗介質(zhì)因數(shù)測試儀

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(guī)范 第6部分：電力電纜介質(zhì)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(zhì)損耗角正切試驗
GB/T 3334-1999 電纜紙介質(zhì)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(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測量
GOST 12179-1976 電纜和導線介質(zhì)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 ≤ 40KV，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(lián)諧振等外部加壓設備加壓的環(huán)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。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業(yè)制造 ? 國家電網(wǎng).南方電網(wǎng).內(nèi)蒙電網(wǎng).入圍合格供應商

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(lián)諧振等外部加壓設備加壓的環(huán)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(yè)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(huán)境，可根據(jù)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(yè)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(shù)據(jù)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(xù)工作8小時以上。
8、U盤存儲：本機存儲的數(shù)據(jù)可以通過USB接口保存至U盤中。
參數(shù)：
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(shù)*1.0%+0.040%)，電容量△C x :±(讀數(shù)*1.0%+1.00PF)，頻率 △f:±(讀數(shù)*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 ≤ 40KV，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(yè)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(shù)據(jù)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(lián)聚乙烯電纜的介質(zhì)損耗介紹

現(xiàn)象：電介質(zhì)在外電場作用下，由于介質(zhì)電導和介質(zhì)極化的滯后效應，其內(nèi)部會有發(fā)熱現(xiàn)象，這說明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，電纜絕緣介質(zhì)（XLPE）也不例外。

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

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

形成機理：按照電介質(zhì)的物理性質(zhì)通常有三種電介質(zhì)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(zhì)，在外電場的作用下，總有一些帶電粒子會發(fā)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(jīng)介質(zhì)時使介質(zhì)發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質(zhì)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(zhì)的這一損耗情況。

（2）極化損耗：在介質(zhì)發(fā)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(tài)電介質(zhì)中由于存在氣隙或油隙，當外施電壓達到一定數(shù)值時，氣隙或油隙先放電而產(chǎn)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(zhì)的損耗，而在交流電壓下，介質(zhì)損耗不能單用泄漏電流來表示，通常用介質(zhì)損耗正切來表示，即在一定的交流電壓下，電纜絕緣所表現(xiàn)出的等效電阻Rg的大小值。

由于交聯(lián)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(zhì)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。

絕緣老化指因電場、溫度、機械力、濕度、周圍環(huán)境等因素的長期作用，使電工設備絕緣在運行過程中質(zhì)量逐漸下降、結構逐漸損壞的現(xiàn)象。絕緣老化的速度與絕緣結構、材料、制造工藝、運行環(huán)境、所受電壓、負荷情況等有密切關系，絕緣老化最終導致絕緣失效，電力設備不能繼續(xù)運行。
供配電系統(tǒng)中，電纜的絕緣老化尤其突出。水樹是在絕緣中存在水分、電應力和某些誘發(fā)因素，如雜質(zhì)、突起、空間電荷或離子時發(fā)展成的一些微通道，在交流電場和水分的作用下，水樹是聚合物絕緣材料發(fā)生降解的一種現(xiàn)象，在潮氣和電場的共同作用下，水樹是誘發(fā)高壓電力電纜破壞的主要原因。
針對水樹等絕緣老化問題，目前國外所報導的檢測方法主要以諧振電壓下的介質(zhì)損耗測量為主，也有研究者進行了超低頻（0.1hz）電壓下的介質(zhì)損耗測量，但其在中壓電纜的應用較多，例如，我國為6-35kv，國外為22kv的電纜。對于高壓（110kv）電纜系統(tǒng)，諧振耐壓和介損測量所需要的設備體積龐大，現(xiàn)場試驗接線時間過長，技術復雜，測試難度大，難以實現(xiàn)大規(guī)模的電纜絕緣測試。而過去對于水樹診斷也有很多方法報導：如交流疊加法、3次諧波法、直流成分法等，這些方法大多用于中壓電纜，如用于高壓電纜，則在技術上仍存在一定困難；此外，這些傳統(tǒng)的方法很少有對實際運行電纜的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)報導，缺乏工業(yè)現(xiàn)場的實際使用經(jīng)驗。因此，對于110kv高壓電纜的絕緣老化診斷評估技術，在國內(nèi)外的研究報導很少。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種高壓電纜絕緣老化測試電路，用以解決現(xiàn)有技術對于高壓電纜系統(tǒng)，諧振耐壓和介損測量所需要的設備體積龐大，現(xiàn)場試驗接線時間過長，技術復雜，測試難度大，難以實現(xiàn)大規(guī)模的電纜絕緣測試的技術問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn)：
一種高壓電纜絕緣老化測試電路，包括：保護電阻、直流電源、示波器、電子開關、以及計算機，所述示波器包括第一示波器和第二示波器；
保護電阻一端與直流電源正極連接，保護電阻另一端與電子開關第一端子連接，電子開關第二端子與第一示波器信號端連接，第一示波器信號地端與直流電源負極連接，電子開關公共端與被測電纜線芯連接，被測電纜絕緣層與第二示波器信號端連接，第二示波器信號地端與直流電源負極連接；
第一示波器和第二示波器通過數(shù)據(jù)線與計算機連接。
優(yōu)選地，所述示波器采用型號為（泰克示波器mso2024b）的示波器，該示波器能夠同時記錄5～10mhz以及20～800hz電流波形。
優(yōu)選地，所述保護電阻的阻值為10kω～20kω。
優(yōu)選地，所述直流電源為負極性直流電源，該電源最大輸出電壓為20kv。

并聯(lián)逆變器的工作頻率必須略高于負載電路的固有振蕩頻率，以確保有合適的反壓時間t ，否則會導致晶閘管間換流失敗；但若高得太多，則在換流時晶閘管承受的反向電壓會太高，這是不允許的。

綜上所述，并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器（通稱并聯(lián)或串聯(lián)變頻電源）各有其自己的技術特點和應用領域。從工業(yè)加熱應用的角度，并聯(lián)逆變器廣泛應用于熔煉、保溫、透熱、感應加熱熱處理等各種領域，其功率可以從幾千瓦到上萬千瓦。串聯(lián)逆變器廣泛應用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應加熱場合，其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國工業(yè)上采用的變頻電源90%以上屬并聯(lián)變頻電源。

諧振即物理的簡諧振動，物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。諧振的現(xiàn)象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉(zhuǎn)動變化快，但是和短路的區(qū)別是不會出現(xiàn)零序量。

在物理學里，有一個概念叫共振：當驅(qū)動力的頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時，系統(tǒng)受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。電路里的諧振其實也是這個意思：當電路中激勵的頻率等于電路的固有頻率時，電路的電磁振蕩的振幅也將達到峰值。實際上，共振和諧振表達的是同樣一種現(xiàn)象。這種具有相同實質(zhì)的現(xiàn)象在不同的領域里有不同的叫法而已。

諧振電路

由電感L和電容C組成的，可以在一個或若干個頻率上發(fā)生諧振現(xiàn)象的電路，統(tǒng)稱為諧振電路。在電子和無線電工程中，經(jīng)常要從許多電信號中選取出我們所需要的電信號，而同時把我們不需要的電信號加以抑制或濾除，為此就需要有一個選擇電路，即諧振電路。另一方面，在電力工程中，有可能由于電路中出現(xiàn)諧振而產(chǎn)生某些危害，例如過電壓或過電流。所以，對諧振電路的研究，無論是從利用方面，或是從限制其危害方面來看，都有重要意義。

諧振子

把振動物體看作不考慮體積的微粒（或質(zhì)點，點電荷）的時候，該振動物體就叫諧振子。

所謂諧振，在運動學就是簡諧振動，該振動是物體在一個位置附近往復偏離該振動中心位置（即平衡位置）進行運動，在這個振動形式下，物體受力的大小總是和他偏離平衡位置的距離成正比，并且受力方向總是指向平衡位置。

電學諧振指的是電磁學物理量的強度在一個中值上下進行波動，也是類似運動學的諧振。

振動是粒子運動的另一種形式，諧振子的振動，是最簡單的理想振動模型。這里將把定態(tài)薛定諤方程應用于一維諧振子和三維諧振子系統(tǒng)，求解得到其波函數(shù)和能量。

諧振應用

收音機利用的就是諧振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動收音機的旋鈕時，就是在變動里邊的電路的固有頻率。忽然，在某一點，電路的頻率和空氣中原來不可見的電磁波的頻率相等起來，于是，它們發(fā)生了諧振。遠方的聲音從收音機中傳出來。這聲音是諧振的產(chǎn)物。

諧振特點

諧振電路都有一個特點，容抗等于感抗，電路呈阻性：

那么就有ωL=1/ωC