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中試控股技術研究院魯工為您講解：電力電纜超低頻介損測試儀(電科院)

中試控股是ZSHVA-80KV電纜超低頻耐壓介損測試系統源頭實力大廠
可以完成試驗：應用于6kV、10kV、35kV電纜、電力電容器、大中型發電機、電動機的無損耐壓及介質損耗等項目的測試，集成介質損耗診斷系統、耐壓測試等多種測試功能，峰值電壓可達80kV。
參考標準：DL/T849.4-2004和IEEE400.2-2013
ZSHVA-80KV電纜超低頻耐壓介損測試系統是由中試控股研發生產，采用 7 寸觸模屏、最新 ARM7 單片機、高速 AD 采集電路，并配有后臺管理軟件。它克服了國內同類產品的諸多缺點，特別適用于絕緣等值電容較大的電氣設備（例如：電力電纜、電力電容器、大中型發電機和電動機等）耐壓試驗，符合 2004 年國家新頒布電力行業標準《超低頻高壓發生器通用技術條件 DL/T849.4-2004》要求。
ZSHVA-80KV電纜超低頻耐壓介損測試系統采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源容量的方法。從國內外多年的理論和實踐證明，用 0.1Hz 超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設備的體積大為縮小，重量大為減輕，理論上容量約為工頻的五百分之一，且操作簡單。這就是為什么發達國家普遍采用這一方法的主要原因。

中試控股多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

中試控股一直致力于從事超低頻耐壓介質損耗測試裝置，檢測試驗與設備維保三位于一體，集設計、生產、銷售的服務商，為客戶提供一站式工業產品智能系統解決方案。

電氣設備的高壓耐壓試驗是《絕緣預防性試驗》規定的最重要項目之一。
耐壓試驗可分為交流耐壓試驗和直流耐壓試驗，交流耐壓試驗又可分為工頻、變頻和 0.1Hz 超低頻介損測試技術，其中 0.1Hz 超低頻介損技術是最新技術，是當前國際電工委員會推薦的技術。我公司新一代本系列超低頻介損高壓發生器是采用最新
美國技術自主開發的核心產品，采用 7 寸觸模屏、最新 ARM7 單片機、高速 AD 采集電路，并配有后臺管理軟件。
ZSHVA超低頻耐壓介質損耗測試裝置遠遠高于同類進口產品，特別適用于絕緣等值電容較大的電氣設備（例如：電力電纜、電力電容器、大中型發電機和電動機等）耐壓試驗，符合 2004 年國家新頒布電力行業標準《超低頻高壓發生器通用技術條件 DL/T849.4-2004》要求。

1.電壓（峰值）0-80kv， 靈敏度：0.1kV， 精確度：1 % 
2.波形：超低頻正弦波、直流電壓，電壓正，負峰值誤差：≤3％，電壓波形失真度：≤1％
3.頻率范圍：0.1 Hz 0.05 Hz 0.02 Hz 負載范圍（超低頻測試）：10nF–10μF
4.電流：測量范圍：0–70 mA ，靈敏度：1μA ，精確度：1 %
5.介損：
超低頻正弦波電壓范圍：1–80kVrms 
負載范圍：50nF–5μF
分辨率：不低于1x10-6
精確度：不低于1x10-3
測量范圍：1x10-3–21000x10-3
介損測量頻率：0.1Hz 
電容量范圍：50nF-5μF
電阻值范圍：30MΩ-10GΩ
體積：48cm*28cm*58cm
重量：45kg
6.使用條件：戶內、戶外；溫度：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH
7.電源：頻率50Hz,60hz，電壓100v -260V±5%。
8.usb通信口。 
9.使用條件：戶內、戶外；溫度：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH
10.電源：電壓 220V±5%，50±5Hz

注：UN 為電纜額定電壓，Uo 為電纜相電壓。
試驗時間：交接試驗時試驗時間為 60 分鐘，預防性試驗時間為 15 分鐘。
過流保護整定電流值：
超低頻耐壓試驗品容性電流（或泄漏電流）的估算方法：Io=2πfCU=2×3.14×0.1CU(mA)…………………(公式 1)
其中：C 為電纜對地電容量，單位為 uF；U 為試驗電壓有效值，單位為 kV。
2：某型號 10kV(UN=10kV，Uo=8.7kV) 電纜長 4km，單相對地電容 0.21uF/km，0.1Hz 超
低頻試驗電壓為 26kV（峰值），則泄漏電流近似為：Io=2πfCU=2×3.14×0.1CU=0.628×0.21×4×26/2=9.69（mA）
過流保護整定電流值：I=kIo…………………(公式 2)
其中：k 為過流保護可靠系數，顯然 k＞1
k 取 1.5，則過流保護整定電流值可取：14.5mA
試驗接線：用隨機附帶的專用連接將試驗設備與試驗電纜連接。仔細檢查接線正確后合上電源，再次設定好試驗頻率，時間和電壓以及高壓側的過流
保護值、過壓保護值，然后開始升壓試驗。
升壓過程應密切監視高壓回路，監聽試品電纜是否有異常響聲。升至試驗電壓時，儀器開始自動記錄試驗時間、顯示試驗電壓值
試驗時間到后，儀器自動停機。若試驗中無破壞性放電發生，則認為通過耐壓試驗。
在升壓和耐壓過程中，如發現輸出波形異常畸變，而且電流異常增大，電壓不穩，試品電纜發生異味、煙霧、異常響聲或閃烙等現象，應立即停止升壓，停機后查明原因。這些現象如果是試品電纜絕緣部分薄弱引起的，則認為耐壓試驗不合格。如確定是試品電纜由于空氣濕度或表面臟污等原因所污等原因所致，應將試品電纜清潔干燥處理后，再進行試驗。

?一機多用
該儀器自身集成符合IEEE 400.2-2013的耐壓測試和介質損耗因數診斷模塊。可進行電纜交直流耐壓測試、外護套測試及故障定位等多種測試。

?強大的輸出
輸出電壓峰值可達29kV，有效值可達21KV。與同品類儀器相比，電容*大10μF，可測試更長距離電纜。輸出電流*大可達20mA，比同類儀器所需測試時間更短。

?無限制運行時間
可對電纜進行持續測量，而同品類儀器在連續工作1小時后，需要將儀器停機散熱2小時。

?可視化軟件
所有的結果可以通過USB或藍牙進行下載、編輯并生成報告。軟件具有圖形分析功能，可以更加直觀地讀取測試結果并與之前測試結果生成對比。

?DDD安全系統
儀器具有兩個獨立的接地裝置（電子和機械放電），確保儀器運行時因電源被意外切斷，也能使儀器放電，保證操作人員的安全。

?返回電壓保護
防止測試過程中電纜突然上電對人員造成傷害。當儀器檢測到外部電壓大于100V時，自動切斷電源并有紅色指示燈指示，保證操作人員安全。

?運輸方便
在尺寸，重量（14 kg）方面都具有突出特點，具有防水等級為IP67的非常堅固的水密外殼，減少了額外的運輸箱，便于現場測試及運輸。

?高清顯示屏
具有高清的彩色顯示屏(4,3")，可以輕松讀取測試結果。

?干性系統
內部無油填充部件，方便用戶日常的維護及運輸。

?系統可升級
可根據用戶的需要添加局部放電測試模塊，同時進行電纜耐壓、局部放電、介質損耗因數測試。

何謂超低頻，根據IEEE 400.2 規定輸出頻率范圍 0.1 – 0.01 Hz便稱為超低頻。采用0.1Hz高壓發生器產生純正弦波高壓，施加到被測電纜上激發缺陷點的局放，檢測系統經耦合電容器分壓后接檢測阻抗的測量回路，采用脈沖電流法進行局放測量。為何B2HV要采取正弦波呢？首先直流電對電纜損害非常大，超低頻余弦也不能測局放和介損。

自2012年以來超低頻技術的發展推動了各地的應用，廣泛的實踐應用又促進了標準的形成：IEEE、IEC等國際標準陸續納入并推薦配網電纜的超低頻介損、局放、耐壓的多功能監測式耐壓試驗。

是一款10KV電纜超低頻介損測試儀，可評估電纜老化程度，電纜健康情況盡在掌握。僅有14kg重量，現場測試一人搞定，使用時間不受限。另外IP67防護等級使其可在惡略環境下使用；特有的電壓檢測保護以及雙放電裝置，確保操作人員的生命安全，5公里以內電纜介損測試必備神器！

產品考慮到客戶的使用使用情況，可以兼容高壓和低壓側采樣。高壓側采樣的優點是會提高電纜的測試精度（例如10米以下的電纜），低壓側采樣的優點是接線少操作簡便。

輸出電流可達20mA,測試電流的大小決定了測量相同長度及容量的電纜所用的時間長短，長度越長電容越大的電纜對測試電流的要求*越高。而測試輸出電流越大則測試速度*越快。

5、采用變頻技術來消除現場50Hz工頻干擾，即使在強電磁干擾的環境下也能測得可靠的數據。

6、過流保護功能，在試品短路或擊穿時儀器不受損壞。

7、內附標準電容和高壓電源，便于現場測試，減少現場接線。

8、儀器采用大屏幕液晶顯示器，測試過程通過漢字菜單提示操作。

三、技術指標

準確度  Cx：±(讀數×1%+1pF)

tgδ:±(讀數×1%+0.00040)

抗干擾指標  變頻抗干擾,在200%干擾下仍能達到上述準確度

電容量范圍  內施高壓:  3pF～60000pF/10kV   60pF～1μF/0.5kV

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

分辨率:  最高0.001pF,4位有效數字

tgδ范圍 不限，分辨率0.001%，電容、電感、電阻三種試品自動識別

試驗電流范圍    10μA～5A

內施高壓     設定電壓范圍：0.5～10kV

最大輸出電流：200mA

升降壓方式：連續平滑調節

電壓精度:±(1.5%×讀數+10V)

外施高壓     正接線時最大試驗電流1A，工頻或變頻40～70Hz

反接線時最大試驗電流1A/10kV，工頻或變頻40～70Hz

CVT自激發

低壓輸出     輸出電壓3～50V,輸出電流3～30A

測量時間     約40s，與測量方式有關

輸入電源     180V～270VAC,50Hz/60Hz±1%,市電或發電機供電

環境濕度     -10℃～50℃

相對濕度     <90%

外形尺寸     495mm×300mm×430mm

重    量     24kg

四、儀器介紹

圖1 儀器組成

圖2：儀器面板介紹

五、測量原理

5.1 儀器結構

圖3 儀器原理圖

測量電路：傅立葉變換、復數運算等全部計算和量程切換、變頻電源控制等。

控制面板：打印機、鍵盤、顯示和通訊中轉。

變頻電源：采用SPWM開關電路產生大功率正弦波穩壓輸出。

升壓變壓器：將變頻電源輸出升壓到測量電壓，最大無功輸出2KVA/1分鐘。

標準電容器：內Cn，測量基準。

CN電流檢測：用于檢測內標準電容器電流，10μA～1A，輸入電阻＜2Ω。

Cx正接線電流檢測：只用于正接線測量，10μA～1A，輸入電阻＜2Ω。

Cx反接線電流檢測：只用于反接線測量，10μA～1A，輸入電阻＜2Ω。

反接線數字隔離通訊：隔離電壓20kV，采用精密MPPM數字調制解調器，將反接線電流信號送到低壓側。

5.2 工作原理

啟動測量后高壓設定值送到變頻電源，變頻電源用PID算法將輸出緩速調整到設定值，測量電路將實測高壓送到變頻電源，微調低壓，實現準確高壓輸出。根據正/反接線設置，測量電路根據試驗電流自動選擇輸入并切換量程，測量電路采用傅立葉變換濾掉干擾，分離出信號基波，對標準電流和試品電流進行矢量運算，幅值計算電容量，角差計算tgδ。反復進行多次測量，經過排序選擇一個中間結果。測量結束，測量電路發出降壓指令變頻電源緩速降壓到0V。

按被測試品是否接地分兩種測量方式，即正接線測量方式和反接線測量方式。兩種測量方式的原理如圖4所示：

a 正接線測量               b反接線測量

圖4 測量原理圖

在高壓電源的10kV側，高壓分兩路，一路給機內標準電容CN，此電容介損非常小，可以認為介損為零，即為純容性電流，此電流  可做為容性電流基準。在Cx試品一側，試品電流 通過采樣電阻R采入機內，此 可分解成水平分量和垂直分量見圖二所示，通過計算水平分量與垂直分量的比值即可得到tgδ值。

在圖4（a）中Cx為非接地試品，試品電流 從試品末端進入采樣電阻R，得到全電流值，在圖4（b）中Cx為接地試品，機內Cx端直接接地，電流 從試品高壓端到機內采樣電阻取得全電流值。

 a 電流矢量法                  b 試品等效電路

圖5 試品等效電路

六、接線方法

6.1正接法（見圖6）

當被測試設備的低壓測量端對地絕緣時，可以采用該接線法測量。

（1）高壓電纜HVx的屏蔽線接被試設備高壓端；HVx的芯線懸空。

（2）低壓電纜Cx的低壓芯線接被試設備低壓端L；Cx的低壓屏蔽線接被試設備屏蔽端E。（試品無屏蔽端則懸空）

（3）嚴禁將HVx及Cx的芯線與屏蔽線之間短接，否則無法取樣，無法開展測量。

圖6 正接法                  圖7 反接法

6.2 反接法（見圖7）

當被測試設備的低壓端對地無法絕緣時或接地時，可以采用反接線法測量；

（1）高壓電纜HVx的高壓芯線接被試設備高壓端；HVx的屏蔽線懸空。

（2）嚴禁將HVx及Cx的芯線與屏蔽線之間短接，否則無法取樣，無法開展測量。

6.3 電容式電壓互感器（CVT）

以TYD35/ -0.02H電容式電壓互感器為例（無錫產），其內部接線圖如下：

圖8  TYD35/ -0.02H電容式電壓互感器

（1）當C1為單節電容時，C1和tgδ1、C2和tgδ2的測量（見圖9）

① 解開C2下端N與E間的連接線，N端子不能接地，E端子必須接地。

② 保證儀器與試品正確連接（按下表連接）。

HVx電纜     Cx電纜 CVT輸出

芯線     屏蔽線  芯線     屏蔽線 

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

③ 接線完畢，把測量方式選擇到CVT模式上，由于“δ”端絕緣水平所限，試驗電壓不超過3 kV。

④ 儀器自動測試，測試完畢會自動或手動打印C1、C2的電容和介損。

⑤ 按“增大”、“減小”鍵翻頁顯示C1、C2的電容和介損。

①嚴禁將CVT的二次繞組（a、n間；da、dn間）短接和接地，只允許通過儀器的接地端一點接地。否則無法開展測量。