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中試控股技術(shù)研究院魯工為您講解：35kV電力電纜介損測試儀

ZSDJS-9510電纜介損測試儀

電纜介損試驗相關(guān)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(jié)構(gòu)逐漸損壞的現(xiàn)象。絕緣老化的速度與絕緣結(jié)構(gòu)、材料、制造工藝、運行環(huán)境、所受電壓、負荷情況等有密切關(guān)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(shù)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(shù)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(shù)，在國內(nèi)外的研究報導很少。
技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)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(guān)、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(guān)第一端子連接，電子開關(guān)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(guān)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。

周期與頻率/簡諧運動 編輯

一般簡諧運動周期：T=2π√（m/k). 其中m為振子質(zhì)量，k為振動系統(tǒng)的回復力系數(shù)。

對于單擺運動，其周期T=2π√（L/g）（π為圓周率 √為根號 ） 由此可推出g=(4π^2×L)/(T^2) 據(jù)此可利用實驗求某地的重力加速度。

T與振幅（a<10度）和擺球質(zhì)量無關(guān)。

當偏角a<10度時 sina≈a=弧（軌跡）/L（半徑）≈x/L；F回=-mg/Lx

根據(jù)牛頓第二定律，F=ma，運動物體的加速度總跟物體所受的合力的大小成正比，并且跟合力的方向相同。

振幅、周期和頻率

簡諧運動的頻率(或周期)跟振幅沒有關(guān)系。

物體的振動頻率本身的性質(zhì)決定，所以又叫固有頻率。

一個做勻速圓周運動的物體在一條直徑上的投影所做的運動即為簡諧運動：R是勻速圓周運動的半徑，也是簡諧運動的振幅；ω是勻速圓周運動的角速度，也叫做簡諧運動的圓頻率，ω=√(k/m)；φ是t=0時勻速圓周運動的物體偏離該直徑的角度(逆時針為正方向)，叫做簡諧運動的初相位。在t時刻，簡諧運動的位移x=rCOS(ωt+φ)，簡諧運動的速度v=-ωRsin(ωt+φ)，簡諧運動的加速度a=-(ω^2)Rcos(ωt+φ)，這三個式子叫做簡諧運動的方程。

這個運動是假設在沒有能量損失引至阻力的情況而發(fā)生。

做簡諧運動的物體的加速度跟物體偏離平衡位置的位移大小成正比，方向與位移的方向相反，總指向平衡位置。

受迫振動與共振

受迫振動：振動系統(tǒng)在周期性驅(qū)動力作用下的振動。穩(wěn)定時，系統(tǒng)的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。驅(qū)動力頻率越接近固有頻率，振幅越大。

共振：當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時的振動稱為共振。物體的振幅增大，能量增加。若能量的增量等于所受阻力而消耗的能量時達到最大振幅，而不會一直增大。

系統(tǒng)發(fā)生諧振時，在諧振電壓和工頻電壓的作用下，PT鐵芯磁密迅速飽和，激磁電流迅速增大，會使PT繞組嚴重過熱而損壞(同一系統(tǒng)中所有PT均受到威脅)，甚至引起母線故障造成大面積停電。因此對發(fā)生諧振時，如何快速消除諧振是保證設備安全運行的關(guān)鍵。

諧振現(xiàn)象分析

6kV中性點不接地系統(tǒng)的諧振分基波諧振、高頻諧振和分頻諧振三種，諧振一般由接地和激發(fā)產(chǎn)生，根據(jù)運行經(jīng)驗，當向僅帶有電壓互感器的空母線突然充電時易產(chǎn)生基波諧振;當發(fā)生單相接地時易產(chǎn)生分頻諧振，特別是單相接地突然消失(如拉路)時易激發(fā)諧振。發(fā)生諧振時，相間電壓不變，電壓互感三角會出現(xiàn)諧振頻率電壓，中央信號會報“系統(tǒng)單相接地”信號，若不仔細分析其電壓變化，會誤認為是系統(tǒng)單相接地故障，對于沒有裝設消弧線圈的變電站，快速消除諧振更為重要，下面對三種諧振現(xiàn)象進行分析：