介質損耗測試儀測量方式及原理

概述

介損測量是絕緣試驗中很基本的方法，可以有效地發現電器設備絕緣的整體受潮劣化變質，以及局部缺陷等。在電工制造、電氣設備安裝、交接和預防性試驗中都廣泛應用。變壓器、互感器、電抗器、電容器以及套管、避雷器等介損的測量是衡量其絕緣性能的*基本方法。LYJS9000F變頻介質損耗測試儀突破了傳統的電橋測量方式，采用變頻電源技術，利用單片機、和現代化電子技術進行自動頻率變換、模/數轉換和數據運算；達到抗干擾能力強、測試速度快、精度高、全自動數字化、操作簡便；電源采用大功率開關電源，輸出45Hz和55Hz純正弦波，自動加壓，可提供*高10千伏的電壓；自動濾除50Hz干擾，適用于變電站等電磁干擾大的現場測試。廣泛適用于電力行業中變壓器、互感器、套管、電容器、避雷器等設備的介損測量。

介質損耗測試儀測量方式及原理

**措施

1、使用本儀器前一定要認真閱讀本手冊。

2、儀器的操作者應具備一般電氣設備或儀器的使用常識。

3、本儀器戶內外均可使用，但應避開雨淋、腐蝕氣體、塵埃過濃、高溫、陽光直射等場所使用。

儀表應避免劇烈振動。

5、對儀器的維修、護理和調整應由專業人員進行。

6、在任何接線之前必須用接地電纜把儀器接地端子與大地可靠連接起來。

7、由于測試設備產生高電壓，所以測試人員必須完全嚴格遵守**操作規程，防止他人接觸高壓部件和電路。直接從事測試的人員必須完全了解高壓測試線路，及儀器操作要點。非從事測試人員必須遠離高壓測試區，測試區必須用柵欄或繩索、警視牌等清楚表示出來。

8、儀器的調整維修和維護，必須在不加電情況下進行，如果必須加電，則操作者必須非常熟悉本儀器高壓危險部件。

9、保險管損壞時，必須確保更換同樣的保險，禁止更換不同型號保險或將保險直接短路使用。

儀器出現故障時，關閉電源開關，等待一分鐘之后再檢查。

可測試參數

儀器可測量下列參數并數字顯示：

被測試品的電容量值CX，以pF或nF為單位，1nF=1000pF。

被測試品的介質損耗值tgδ，以%顯示。

介質損耗測試儀測量方式及原理

性能特點

1、儀器采用復數電流法，測量電容、介質損耗及其它參數。測試結果精度高，便于實現自動化測量。

2、儀器采用了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。

3、儀器采用大屏幕液晶顯示器，測試過程通過漢字菜單提示既直觀又便于操作。

4、儀器操作簡便，測量過程由微處理器控制，只要選擇好合適的測量方式，數據的測量就可在微處理器控制下自動完成。

5、一體化機型，內附標準電容和高壓電源，便于現場測試，減少現場接線。

6、儀器測量準確度高，可滿足油介損測量要求，因此只需配備標準油杯，和專用測試線即可實現油介損測量。

7、設CVT測試功能，可實現CVT的自激法測試，無需外置附件，只需一次測量，C1,C2的電容和介損全部測出。

8、反接線測試采用ivddv技術,消除了以往反接線數據不穩定的現象。

9、具有反接線低壓屏蔽功能，在220kV CVT 母線接地情況下，對C11 可進行不拆線10kV 反接線介損測量

10、具有測量高電壓介損功能，能夠使用高壓變壓器或串聯諧振進行超過10kV電壓的介損試驗。

12、接地保護功能，當儀器不接地線或接地**時，儀器不進入正常程序，不輸出高壓。過流保護功能，在試品短路或擊穿時儀器不受損壞。

13、觸電保護功能，當儀器操作人員不小心觸電時候，儀器會立即切斷高壓，保障試驗人員的**.

介質損耗測試儀測量方式及原理

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：              *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～1A

內施高壓：    設定電壓范圍：0.5～10kV

*大輸出電流：200mA

升降壓方式：連續平滑調節

試驗頻率： 45、50、55、60、65Hz單頻

45/55Hz、55/65Hz、47.5/52.5Hz自動雙變頻

頻率精度：    ±0.01Hz

外施高壓：    正接線時*大試驗電流1A，工頻或變頻40-70Hz

反接線時*大試驗電流10kV/1A，工頻或變頻40-70Hz

CVT自激法低壓輸出：輸出電壓3～50V，輸出電流3～30A

CVT變比測量：

變比測量精度：±讀數×1%     變比測量范圍：10～99999

相位測量精度：±0.1°           相位測量范圍：0～359.9°

測量時間：    約40s，與測量方式有關

輸入電源：    180V～270VAC，50Hz±1%，市電或發電機供電

計算機接口：       標準RS232接口

打印機：              煒煌A7熱敏微型打印機

環境溫度：    -10℃～50℃

相對濕度：    <90%

外形尺寸：460×360×350mm

儀器重量：28kg

測量方式及原理

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一所示：

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ICN 可做為容性電流基準。在Cx試品一側，試品電流Icx通過采樣電阻R采入機內，此Icx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。

在圖一（a）中Cx為非接地試品，試品電流Icx從試品末端進入采樣電阻R，得到全電流值，在圖一（b）中Cx為接地試品，機內Cx端直接接地，電流Icx從試品高壓端到機內采樣電阻取得全電流值。

介質損耗測試儀測量方式及原理

常見設備的接線方法

1．儀器引出端子說明：

HV ——  儀器的測量引線高壓端（帶危險電壓） 。

CX ——  正接線時試品電流輸入端。

——  儀器的接地端，使用時與大地可靠相接

2.參考接線

2.1正接線、內標準電容、內高壓（常規正接線）：

2.2反接線、內標準電容、內高壓（常規反接線）

2.3正接線、外標準電容、內高壓：

2.4反接線、外標準電容、內高壓：

2.5正接線、內標準電容、外高壓：

2.6反接線、內標準電容、外高壓：

2.7正接線、外標準電容、外高壓（高電壓介損）：

2.8反接線、外標準電容、外高壓：

2.9  CVT自激法測量：

CVT自激法可按下圖接線。如果C1是單節電容，母線不能接地；如果C1是多節電容，母線可接地，C11和C12可用常規正反接線測量，C13和C2用自激法測量。

CVT自激法測量中，儀器先測量C1，然后自動倒線測量C2，并自動校準分壓影響。

應注意，高壓線應懸空不能接觸地面，否則其對地附加介損會引起誤差，可用細電纜連接高壓插座與CVT試品并吊起。強烈建議使用高壓插座使用的高壓線用黑色Cx線。

2.10 CVT變比測試

儀器高壓線的芯線紅夾子接CVT的上端，母線拆地。CVT下端接地，低壓線紅黑夾子接二次繞組，注意:如果測試角度接近180度，應將紅黑夾子顛倒。

3.附加功能

3.1光標在 電壓：10kV上面時候，按“確認”鍵在儀器屏幕的左下角會出現圖標，代表測試結束自動打印。如果再按確認鍵，圖標消失，代表測試結束必須手動才能打印。

3.2光標在 反接 上面時候，在反接線，內Cn，內Un，情況下，按確認鍵在儀器屏幕右下角會出現圖標，代表反接線低壓屏蔽測試。如果再按確認鍵，圖標消失，代表取消反接線低壓屏蔽。

反接線低壓屏蔽功能，一次接線可同時測出C1和C2的電容量和介損在反接線、內標準和內高壓方式，光標移到“反接”處，按“確認”右下角顯示“M”。

打開反接線低壓屏蔽，可在上端電容C1不拆母線的情況下，對其進行不拆線10kV反接線介損測量。如下圖所示：母線掛地線，C1上端不拆線，C1下端接高壓線芯線，C2末端接Cx芯線。儀器采用反接線/10kV/M測量方式，可同時測出C11和下端屏蔽部分的電容量和介損值。

3.3光標在 正接 上面時候，按確認鍵則測試打印機，換紙。

3.4光標在 啟動 上面時候，按減小鍵則代表取出存儲的數據。

3.5測試完畢，如果按減小鍵，則代表存儲測試的數據

儀器功能簡介

儀器面板見圖九所示：

打印機——打印測量數據。

顯示器——128×64點陣液晶顯示器，顯示菜單和各種提示信息及測量結果。

鍵——選擇菜單項，被選中項反白字體顯示。

▲  鍵——修改菜單內容，采用循環滾動方式。

▼ 鍵——修改菜單內容，采用循環滾動方式。

確認鍵——在“測試”選項上按此鍵進入測試狀態。

電源開關——整機電源的開啟和關閉。

電源座——交流220V±10%，50±1Hz電源輸入口，帶保險倉。

9．自激法電流輸出端——測量CVT的專用端子。

10．地——為接地線接線端子。

11．CX插座——是試品信號的測量輸入端，正接線時由專用低壓電纜連接，此電纜單層屏蔽帶特制鱷魚夾，長8m，接試品低端。反接線時此端空置。

12．CN插座——是外標準電容信號的測量輸入端，使用內標準時此端空置。

13．HV插座——高壓引出端子，由高壓電纜連接，接試品高壓端。輸出10kv高壓。

14．RS-232接口，用來連接電腦，上傳數據。

 儀器操作步驟

1．測量前準備：

 1）用接地線一端接儀器的接地柱，另一端接可靠的大地，保證儀器外殼處在地電位上。

 2）正接線時：將高壓電纜插頭插入后門HV插座中，將另一端的紅色大鉗子夾到被測試品的**引線上，黑色小鉗子懸空或夾在紅色大鉗子上。將CX低壓電纜插入CX插座中，另一端的紅色夾子夾試品的低端，黑色夾子懸空或接屏蔽裝置。

 3）反接線時：將高壓電纜插頭插入后門HV插座中，將另一端的紅色大鉗子夾到被測試品的**引線上，紅色小鉗子懸空或接屏蔽裝置。Cx插座不用。

2．打開電源開關，儀器進行自檢，若自檢良好，液晶屏顯示中文主菜單如

圖十所示。

3．菜單選擇：

按   鍵可移動光標至各菜單項，并循環指示。被選中項反白字體顯示。選擇鍵的流程見圖十一所示。

在光標當前所示項目，按▼ ▲鍵鍵可進行該項菜單的變更，并循環指示，流程見圖十二所示。

將菜單變更至與測試要求相對應后即可按選擇鍵進行下個項目的選擇。

4、 頻率：光標在頻率上，按↑↓鍵選擇定頻和變頻：

光標在定頻上：按住“啟停”鍵1s以上切換到全頻率選擇，按↑↓鍵循環顯示45Hz / 47.5Hz / 50Hz / 52.5Hz / 55Hz / 60Hz / 65Hz

工頻50Hz測量，此設置不能抗干擾，在試驗室內測量或校驗時選用50Hz，“45/47.5/55/52.5/60/65Hz”：為單頻率測量，研究不同頻率下介損的變化時選用。

光標在變頻上：按住“啟停”鍵1s以上切換到全頻率選擇，按↑↓鍵循環顯示5-Hz / 6-Hz / 4-Hz”：

“5-Hz”：為45/55Hz自動變頻，適合50Hz電網工頻干擾下測量。

“6-Hz”：為55/65Hz自動變頻，適合60Hz電網工頻干擾下測量。

“4-Hz”：為47.5/52.5Hz自動變頻，適合50Hz電網工頻干擾下測量。

5、測試：當光標在 測試 項目上時，按確認鍵大約3秒鐘開始測試。測試過程中顯示的畫面如圖十三（正接線，變頻）所示，當下面的進程到100%時候測試完畢，然后顯示測量結果見圖十四所示，此時光標指示打印機圖標，按確認鍵打印報告。測量結果的意義如下：

tgδ： 試品的損耗因數tgδ值

CX： 測量的電容值

V：施加電壓值

I：試品流過的電流

F1,F2 : 試驗頻率

打印結束后，關閉電源開關，測試完畢。

現場試驗注意事項

如果使用中出現測試數據明顯不合理，請從以下方面查找原因：

1、搭鉤接觸**

現場測量使用搭鉤連接試品時，搭鉤務必與試品接觸良好，否則接觸點放電會引起數據嚴重波動！尤其是引流線氧化層太厚，或風吹線擺動，易造成接觸**。

2、接地接觸**

接地**會引起儀器保護或數據嚴重波動。應刮凈接地點上的油漆和銹蝕，務必保證0電阻接地！

3、直接測量CVT或末端屏蔽法測量電磁式PT

直接測量CVT的下節耦合電容會出現負介損，應改用自激法。

用末端屏蔽法測量電磁式PT時，由于受潮引起“T形網絡干擾”出現負介損，吹干下面三裙瓷套和接線端子盤即可。也可改用常規法或末端加壓法測量。

4、空氣濕度過大

空氣濕度大使介損測量值異常增大（或減小甚至為負）且不穩定，必要時可加屏蔽環。因人為加屏蔽環改變了試品電場分布，此法有爭議，可參照有關規程。

5、發電機供電

發電機供電時輸入頻率不穩定，可采用定頻50Hz模式工作。

6、測試線

由于長期使用，易造成測試線隱性斷路，或芯線和屏蔽短路，或插頭接觸**，用戶應經常維護測試線；

測試標準電容試品時，應使用全屏蔽插頭連接，以消除附加雜散電容影響，否則不能反映出儀器精度；

自激法測量CVT時，非專用的高壓線應吊起懸空，否則對地附加雜散電容和介損會引起測量誤差。

7、工作模式選擇

接好線后請選擇正確的測量工作模式（正、反和CVT），不可選錯。特別是干擾環境下應選用變頻抗干擾模式。

8、試驗方法影響

由于介損測量受試驗方法影響較大，應區分是試驗方法誤差還是儀器誤差。出現問題時可首先檢查接線，然后檢查是否為儀器故障。

9、儀器故障

用萬用表測量一下測試線是否斷路，或芯線和屏蔽是否短路；輸入電源220V過高或過低；接地是否良好。

用正、反接線測一下標準電容器或已知容量和介損的電容試品，如果結果正確，即可判斷儀器沒有問題；

拔下所有測試導線，進行空試升壓，若不能正常工作，儀器可能有故障。

啟動CVT測量后測量低壓輸出，應出現2～5V電壓，否則儀器有故障。

儀器檢定

1、用標準損耗器檢定

用帶插頭的屏蔽電纜連接標準損耗器。如果不能保證標準損耗器的精度，應使用比對法檢定，建議用2801電橋或其它精密電橋作比對標準。儀器應選用“內標準”和“RC串聯試品”，可選擇工頻 50Hz或定頻50Hz頻率模式。

2、用QSJ3檢定：使用帶插頭的屏蔽電纜連接QSJ3，選擇“正接/ 外Cn / 外Un式測量，電流比為Cx∶Cn，Cn可置入適當值。

3、抗干擾能力

設置一個回路向儀器注入定量的干擾電流。

注意：

1）應考慮到該回路可能成為試品的一部分。

2）儀器啟動后會使220V供電電路帶有測量頻率分量，如果該頻率分量又通過干擾電流進入儀器，則無法檢驗儀器的抗干擾能力。

3）不建議用臨近高壓導體施加干擾，因為這樣很容易產生近距離**放電，這種放電電阻是非線性的，容易產生同頻干擾。

介質損耗測試儀測量方式及原理

變頻測量討論

1、變頻測量

干擾十分嚴重時，變頻測量能得到準確可靠的結果。例如用55Hz測量時，測量系統只允許55Hz信號通過，50Hz干擾信號被有效抑制，原因在于測量系統很容易區別不同頻率，由下述簡單計算可以說明選頻測量的效果：

兩個頻率相差1倍的正弦波疊加到一起，高頻的是干擾，幅度為低頻的10倍：

Y=1.234sin(x+5.678°)+12.34sin(2x+87.65°)

在x=0/90/180/270°得到4個測量值

Y0=12.4517，Y1= -11.1017，Y2=12.2075，Y3= -13.5576，

計算A=Y1-Y3=2.4559，B=Y0-Y2=0.2442，則：

φ=tg-1(B/A)=5.678°      V=  A2+B2/2=1.234

這剛好是低頻部分的相位和幅度，干擾被抑制。實際波形的測量點多達數萬，計算量很大，結果反映了波形的整體特征。

2、頻率和介損的關系

介損有RC串聯和并聯兩種理想模型：串聯模型tgδ=2πfRC，并聯模型tgδ=1/(2πfRC)，tgδ分別隨頻率f成正比和反比。如圖所示，f對完全正比和完全反比兩種模型影響較大。但實際電容器是多種模型交織的混合模型，此時f的影響就小。

3、自動變頻與50Hz等效

儀器采用自動變頻在干擾頻率50Hz兩側（45Hz和55Hz）各測一個點，然后推算50Hz頻率下數據。除多個元件電路的低頻諧振外，單個試品中的介質不可能在低頻引起能量吸收峰，工頻附近介損總是隨頻率單調變化的。因此這種測量方法不會帶來明顯誤差。實際上，平均前的兩個介損值已十分接近，即使不平均也完全有參考價值。目前，變頻介損儀已成為介損測量的常規儀器，其優異的抗干擾能力和準確度已經得到認可。

儀器的裝箱清單