介质损耗测试仪|抗干扰介质损耗测量仪|变频介损测试仪测量方式及原理

在介损测量技术中，自动平衡电桥发展Z快，是较有前途的介损测试仪，但系统构成比较复杂，小型方便程度不够，成本较高。单片机的问世和迅猛发展，使得介损测量技术又有了新的发展。由于介损的测量属于高电压、微电流、小角度的精密测量，测量系统需具有很高的灵敏度和准确度，抗干扰能力要强，因此选择测量方法更为重要。本文对电气设备绝缘介质损耗测量方法进行了研究。

从能量守恒定理角度来说，在交流电压的作用下，绝缘介质必定会在其内部产生一定的损耗，这些损耗包括绝缘介质极化产生的损耗、绝缘介质界面因放电产生的损耗以及绝缘介质内部放电产生的损耗等。当前电力系统中不少事故都是由于绝缘故障造成的，尤其是在高电压情况下绝缘介质极易发生大面积的损耗，进而影响电力输送，严重的会造成电力系统瘫痪。因此，及时对介质绝缘性进行事先检测，是消除介质绝缘性差隐患、提高电力系统安全稳定运行的有效措施。

因电介质材料结构的缘故，它总会有一定的电导G存在，所以电介质在电场作用下，根据欧姆定律可知，它就会产生一定的电流，这种电流叫做泄漏电流。电介质如果有泄漏电流i流过，由焦耳定律可知，电介质的发热量Q=i2Rt(R是电介质的绝缘电阻，与G互为倒数，t是时间)，也就是说电介质产生了能量损耗。

电介质如果是施加于直流电压，它的损耗与施加于交流电压时的损耗是有区别的：因为在直流电场中带电质点(主要是离子)只沿着该电场进行一次位移有限制的定向移动，不会出现往复性位移，也就不会产生周期性极化，所以消耗的能量非常小，这种能量损耗主要是由上述所提及的电导引起的。

实际上，固体绝缘材料里因制造工艺问题，都会存在一些气隙或油隙。当交流电压作用于固体绝缘材料时，固体绝缘材料里各层的电场分布情况是这样的：固体绝缘材料的介电常数与电场之间存在着

外界环境、被试品的绝缘状况等因素将使介损测试仪不能在额定电压下对试品进行介损测试，因此，需要对不同电压下的介损测试数据进行分析。对介损测试的意义、介质损耗的含义、测试原理等进行了阐述，通过对多个介损测试仪在不同电压等级下进行试验的过程进行分析后发现测试电压不会对介损测试仪的测试结果产生影响，说明在干扰较小的情况下，使用介损测试仪测试介损时，采用较低的测试电压仍可得到比较准确的测试结果。将试验数据与理论分析进行了比较，说明并验证了试验结果与理论分析的一致性。

(1)对于由纯电容元件构成的理想电介质，其电位移与电场强度在时间上没有相位差，此时极化强度与交变电场同相位，交流电流刚好超前电压π/2。

(2)对于由电容元件和电阻元件构成的实际电介质，在交流电压作用下要产生损耗(包括电导损耗、极化损耗、电离损耗等)，此时流过电介质的交流电流超前电压的相角小于π/2。因此将介质损耗角定义为π/2与流过电介质的交流电流超前电压的相角之差，即介质损耗角是在交变电场下电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角(即功率向量角)的余角δ简称为介损角，其正切值tgδ即为介质损耗角正切值，又称介质损耗因数或介损。

介损取决于材料的特性，与材料尺寸无关。介损的变化可反映绝缘体受潮、劣化变质或气体放电等绝缘缺陷，发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷，其在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛应用。

在DIMT596--1996((电力设备预防性试验规程》、GB50150—9l《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》等标准中明确规定了电气设备在现场交接验收或定期预防性试验时必须测试其tgδ值。由于高压设备损坏事故中的很大部分是因电气设备绝缘受潮或绝缘老化引起的，故测试电气设备中的tgδ以发现其是否存在绝缘受潮或绝缘老化等缺陷

介质损耗测试仪是一种先进的测量介质损耗(tgδ)和电容容量(Cx)的仪器，用于工频高压下，测量各种绝缘材料、绝缘套管、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备的介质损耗(tgδ)和电容容量(Cx)。它淘汰了QSI高压电桥，具有操作简单、中文显示、打印、使用方便、无需换算、自带高压，抗干扰能力强， 测试时间短等优点。

在交流电压作用下，电介质要消耗部分电能，这部分电能将转变为热能产生损耗。这种能量损耗叫做电介质的损耗。当电介质上施加交流电压时，电介质中的电压和电流间存在相角差Ψ，Ψ的余角δ称为介质损耗角，δ的正切tgδ称为介质损耗角正切。tgδ值是用来衡量电介质损耗的参数。

仪器测量线路包括一标准回路(Cn)和一被试回路(Cx)。标准回路由内置高稳定度标准电容器与测量线路组成，被试回路由被试品和测量线路组成。测量线路由取样电阻与前置放大器和A/D转换器组成。通过测量电路分别测得标准回路电流与被试回路电流幅值及其相位等，再由单片机运用数字化实时采集方法，通过矢量运算便可得出试品的电容值和介质损耗正切值。

1.具有多种测量方式，可选择正/反接线、内/外标准电容器、CVT测量(外接升压器)和内/外试验电压进行测量。

2.抗干扰效果好；能有效地消除强电场干扰对测量的影响，适用于500KV及以下电站干扰现场的试验。

3.压短路和突然断电时，仪器能迅速切断压，并发出警告信息。

4.测量重复性好，电压线性好。(测量准确度不受电压影响)

5.体化结构，重量适中，便于携带。

6.大屏幕中文提示操作，使用方便。

7.仪器自带打印机，及时打印测试数据。

(1)用接地线一端接仪器的接地柱，另一端接可靠的大地，保证仪器外壳处在地电位上。

(2)正接线时：将高压电缆插头插入后门HV插座中，将另一端的红色大钳子夹到被测试品的

介损测量是绝缘试验中很基本的方法，可以有效地发现电器设备绝缘的整体受潮劣化变质，以及局部缺陷等。在电工制造、电气设备安装、交接和预防性试验中都广泛应用。变压器、互感器、电抗器、电容器以及套管、避雷器等介损的测量是衡量其绝缘性能的Z基本方法。介质损耗测试仪突破了传统的电桥测量方式，采用变频电源技术，利用单片机、和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算；达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便；电源采用大功率开关电源，输出45Hz和55Hz纯正弦波，自动加压，可提供Zgao10千伏的电压；自动滤除50Hz干扰，适用于变电站等电磁干扰大的现场测试。广泛适用于电力行业中变压器、互感器、套管、电容器、避雷器等设备的介损测量。

在高压电源的10kV侧，高压分两路，一路给机内标准电容CN，此电容介损非常小，可以认为介损为零，即为纯容性电流，此电流ICN 可做为容性电流基准。在Cx试品一侧，试品电流Icx通过采样电阻R采入机内，此Icx可分解成水平分量和垂直分量见图二所示，通过计算水平分量与垂直分量的比值即可得到tgδ值。

介质损耗测试仪是发电厂、变电站等现场或实验室测试各种高压电力设备介损正切值及电容量的高精度测试仪器。具有操作简单、中文显示、打印、使用方便、无需换算、自带高压，抗干扰能力强，测试时间短等优点。因此，它深受电力部门的喜爱。

(1)用接地线一端接仪器的接地柱，另一端接可靠的大地，保证仪器外壳处在地电位上。

(2)正接线时：将高压电缆插头插入后门HV插座中，将另一端的红色大钳子夹到被测试品的高端引线上，黑色小钳子悬空或夹在红色大钳子上。将CX低压电缆插入CX插座中，另一端的红色夹子夹试品的低端，黑色夹子悬空或接屏蔽装置。

(3)反接线时：将高压电缆插头

抗干扰介质损耗测试仪界面采用全自动数字化显示，操作简便，广泛适用于电力行业中变压器、互感器、套管、电容器、避雷器以及电磁干扰大的现场介损测量。抗干扰介质损耗测试仪是一种新颖的测量介质损耗角正切(tgδ)和电容值(Cx)的自动化仪表。可以在工频高电压下，现场测量各种绝缘材料、绝缘套管、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备的介质损耗角正切(tgδ)和电容值(Cx)。与西林电容电桥相比，具有操作简单、自动测量、读数直观、无需换算、精度高、抗干扰能力强等优点。

抗干扰介质损耗测试仪体积小、重量轻、便于携带。仪器还具有灵活的扩展性，通过RS232接口与计算机连接，应用功能软件，对仪器升级。人性化设计，全自动操作本仪器，完全适合220kv及以下电站有干扰现场的试验。采用变频电源技术，利用单片机和电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算，达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、操作简便的功能。

抗干扰介质损耗测试仪内部配备有日历芯片和大容量存储器，能将检测结果按时间顺序保存，随时可以查看历史记录，并可以打印输出；同时仪器内部带有接线图菜单，帮助操作人员正确接线；仪器还具备接地检测，确保升压前仪器已经可靠接地。

1、由于采用了变频技术能保证在强电场干扰下准确测量。

2、仪器采用中文菜单操作，微机自动完成全过程的测量。

3、仪器同样适用于车间、试验室、科研单位测量高压电器设备的tgδ及电容量;对绝缘油的损耗测试、更具有方便、简单、准确等优点。

4、仪器可用正、反接线方法测量不接地或直接地的高压电器设备。同时可以测量电容式电压互感器的tgδ及主电容C1、C2电容量。

5、仪器内部装备了高压升压变压器，并采取了过零合闸、防雷击等安全保护措施。试验过程中输出0.5KV～10kV不同等级的高压，操作简单、安全。

(1) 可用正、反接线方法

介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损。测量介质损耗因数是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。例如：某台变压器的套管，正常tgδ值为0.5%，而当受潮后tgδ值为3.5%，两个数据相差7倍；而用测量绝缘电阻检测，受潮前后的数值相差不大。

由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度，所以在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用。变压器、发电机、断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定。

介质损耗测试仪的技术发展很快，以前在电力系统广泛使用的QS1西林电桥正被智能型的介质损耗测试仪取代，新一代的介质损耗测试仪均内置升压设备和标准电容，并且具有操作简单、数据准确、试验结果读取方便等特征。虽然目前介损测试技术发展很快，但与国际水平相比，在很多方面仍有很大差距，差距主要表现在以下几个方面：

由于介质损耗测试是一个灵敏度很高的项目，因此测试数据也极易受到外界电场的干扰，目前介质损耗测试仪采取的抗干扰方法主要有：倒相法、移相法、异频法等。虽然这些方法能在一定程度下解决干扰的问题，但当外界干扰很强的情况下，仍会产生较大的偏差。

现场很多电力设备均已接地，因此必须使用反接法进行检测，但反接时，影响测试数据的因素较多，往往数据会有很大偏差，特别是当被试品容量较小(如套管)，高压导线拖地测试时(有些介质损耗测试仪所配高压导线虽能拖地使用，但对地泄漏电流较大)，会严重影响测试的准确度。

所谓“全自动反干扰源”，即仪器内部有一套检测装置，能检测到外界干扰信号的幅值和相位，将相关信息传送给CPU，CPU