變頻介質(zhì)損耗測量裝置

一、SHHZJS3000變頻介質(zhì)損耗測量裝置概述

介損測量是絕緣試驗中很基本的方法，可以有效地發(fā)現電器設備絕緣的整體受潮劣化變質(zhì)，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。變頻介質(zhì)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(shù)，利用單片機、和現代化電子技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)數字化、操作簡(jiǎn)便；電源采用大功率開(kāi)關(guān)電源，輸出45Hz和55Hz純正弦波，自動(dòng)加壓，可提供10千伏的電壓；自動(dòng)濾除50Hz干擾，適用于變電站等電磁干擾大的現場(chǎng)測試。廣泛適用于電力行業(yè)中變壓器、互感器、套管、電容器、避雷器等設備的介損測量。

二、SHHZJS3000變頻介質(zhì)損耗測量裝置安全措施

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(hù)內外均可使用，但應避開(kāi)雨淋、腐蝕氣體、塵埃過(guò)濃、高溫、陽(yáng)光直射等場(chǎng)所使用。

儀表應避免劇烈振動(dòng)。

5、對儀器的維修、護理和調整應由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行。

6、在任何接線(xiàn)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(lái)。

7、由于測試設備產(chǎn)生高電壓，所以測試人員必須*嚴格遵守安全操作規程，防止他人接觸高壓部件和電路。直接從事測試的人員必須*了解高壓測試線(xiàn)路，及儀器操作要點(diǎn)。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(lái)。

8、儀器的調整維修和維護，必須在不加電情況下進(jìn)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(shí)，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(shí)，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，等待一分鐘之后再檢查。

三、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(zhì)損耗值tgδ，以%顯示。

四、性能特點(diǎn)

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

2、儀器采用了變頻技術(shù)來(lái)消除現場(chǎng)50Hz工頻干擾，即使在強電磁干擾的環(huán)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(guò)程通過(guò)漢字菜單提示既直觀(guān)又便于操作。

4、儀器操作簡(jiǎn)便，測量過(guò)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(dòng)完成。

5、一體化機型，內附標準電容和高壓電源，便于現場(chǎng)測試，減少現場(chǎng)接線(xiàn)。

6、儀器測量準確度高，可滿(mǎn)足油介損測量要求，因此只需配備標準油杯，和測試線(xiàn)即可實(shí)現油介損測量。

7、設CVT測試功能，可實(shí)現CVT的自激法測試，無(wú)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(xiàn)測試采用ivddv技術(shù),消除了以往反接線(xiàn)數據不穩定的現象。

9、具有反接線(xiàn)低壓屏蔽功能，在220kV CVT 母線(xiàn)接地情況下，對C11 可進(jìn)行不拆線(xiàn)10kV 反接線(xiàn)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(lián)諧振進(jìn)行超過(guò)10kV電壓的介損試驗。

12、接地保護功能，當儀器不接地線(xiàn)或接地不良時(shí)，儀器不進(jìn)入正常程序，不輸出高壓。過(guò)流保護功能，在試品短路或擊穿時(shí)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(shí)候，儀器會(huì )立即切斷高壓，保障試驗人員的安全.

五、技術(shù)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：   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(dòng)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(dòng)雙變頻

頻率精度：    ±0.01Hz

外施高壓：    正接線(xiàn)時(shí)大試驗電流1A，工頻或變頻40-70Hz

反接線(xiàn)時(shí)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(shí)間：    約40s，與測量方式有關(guān)

輸入電源：    180V～270VAC，50Hz±1%，市電或發(fā)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(huán)境溫度：    -10℃～50℃

相對濕度：    <90%

外形尺寸：460×360×350mm

儀器重量：28kg

六、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(xiàn)測量方式和反接線(xiàn)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(guò)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(jiàn)圖二所示，通過(guò)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(jìn)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。

七、常見(jiàn)設備的接線(xiàn)方法

1．儀器引出端子說(shuō)明：

HV ——  儀器的測量引線(xiàn)高壓端（帶危險電壓） 。

CX ——  正接線(xiàn)時(shí)試品電流輸入端。

——  儀器的接地端，使用時(shí)與大地可靠相接

2.參考接線(xiàn)

2.1正接線(xiàn)、內標準電容、內高壓（常規正接線(xiàn)）：

2.2反接線(xiàn)、內標準電容、內高壓（常規反接線(xiàn)）

2.3正接線(xiàn)、外標準電容、內高壓：

2.4反接線(xiàn)、外標準電容、內高壓：

2.5正接線(xiàn)、內標準電容、外高壓：

2.6反接線(xiàn)、內標準電容、外高壓：

2.7正接線(xiàn)、外標準電容、外高壓（高電壓介損）：

2.8反接線(xiàn)、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(xiàn)。如果C1是單節電容，母線(xiàn)不能接地；如果C1是多節電容，母線(xiàn)可接地，C11和C12可用常規正反接線(xiàn)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(dòng)倒線(xiàn)測量C2，并自動(dòng)校準分壓影響。

應注意，高壓線(xiàn)應懸空不能接觸地面，否則其對地附加介損會(huì )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(xiàn)用黑色Cx線(xiàn)。

2.10 CVT變比測試

儀器高壓線(xiàn)的芯線(xiàn)紅夾子接CVT的上端，母線(xiàn)拆地。CVT下端接地，低壓線(xiàn)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(shí)候，按“確認”鍵在儀器屏幕的左下角會(huì )出現圖標，代表測試結束自動(dòng)打印。如果再按確認鍵，圖標消失，代表測試結束必須手動(dòng)才能打印。

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

反接線(xiàn)低壓屏蔽功能，一次接線(xiàn)可同時(shí)測出C1和C2的電容量和介損在反接線(xiàn)、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(kāi)反接線(xiàn)低壓屏蔽，可在上端電容C1不拆母線(xiàn)的情況下，對其進(jìn)行不拆線(xiàn)10kV反接線(xiàn)介損測量。如下圖所示：母線(xiàn)掛地線(xiàn)，C1上端不拆線(xiàn)，C1下端接高壓線(xiàn)芯線(xiàn)，C2末端接Cx芯線(xiàn)。儀器采用反接線(xiàn)/10kV/M測量方式，可同時(shí)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(shí)候，按確認鍵則測試打印機，換紙。

3.4光標在 啟動(dòng) 上面時(shí)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

八、儀器功能簡(jiǎn)介

儀器面板見(jiàn)圖九所示：

打印機——打印測量數據。

顯示器——128×64點(diǎn)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(huán)滾動(dòng)方式。

▼ 鍵——修改菜單內容，采用循環(huán)滾動(dòng)方式。

確認鍵——在“測試”選項上按此鍵進(jìn)入測試狀態(tài)。

電源開(kāi)關(guān)——整機電源的開(kāi)啟和關(guān)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的端子。

10．地——為接地線(xiàn)接線(xiàn)端子。

11．CX插座——是試品信號的測量輸入端，正接線(xiàn)時(shí)由低壓電纜連接，此電纜單層屏蔽帶特制鱷魚(yú)夾，長(cháng)8m，接試品低端。反接線(xiàn)時(shí)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(shí)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(lái)連接電腦，上傳數據。

九、儀器操作步驟

1．測量前準備：

 1）用接地線(xiàn)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(xiàn)時(shí)：將高壓電纜插頭插入后門(mén)HV插座中，將另一端的紅色大鉗子夾到被測試品的引線(xiàn)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(xiàn)時(shí)：將高壓電纜插頭插入后門(mén)HV插座中，將另一端的紅色大鉗子夾到被測試品的引線(xiàn)上，紅色小鉗子懸空或接屏蔽裝置。Cx插座不用。

2．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，儀器進(jìn)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(dòng)光標至各菜單項，并循環(huán)指示。被選中項反白字體顯示。選擇鍵的流程見(jiàn)圖十一所示。

在光標當前所示項目，按▼ ▲鍵鍵可進(jìn)行該項菜單的變更，并循環(huán)指示，流程見(jiàn)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(jìn)行下個(gè)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(huán)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(shí)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(shí)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(huán)顯示5-Hz / 6-Hz / 4-Hz”：

“5-Hz”：為45/55Hz自動(dòng)變頻，適合50Hz電網(wǎng)工頻干擾下測量。

“6-Hz”：為55/65Hz自動(dòng)變頻，適合60Hz電網(wǎng)工頻干擾下測量。

“4-Hz”：為47.5/52.5Hz自動(dòng)變頻，適合50Hz電網(wǎng)工頻干擾下測量。

5、測試：當光標在 測試 項目上時(shí)，按確認鍵大約3秒鐘開(kāi)始測試。測試過(guò)程中顯示的畫(huà)面如圖十三（正接線(xiàn)，變頻）所示，當下面的進(jìn)程到100%時(shí)候測試完畢，然后顯示測量結果見(jiàn)圖十四所示，此時(shí)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(guò)的電流

F1,F2 : 試驗頻率

打印結束后，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，測試完畢。

十、現場(chǎng)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、搭鉤接觸不良

現場(chǎng)測量使用搭鉤連接試品時(shí)，搭鉤務(wù)必與試品接觸良好，否則接觸點(diǎn)放電會(huì )引起數據嚴重波動(dòng)！尤其是引流線(xiàn)氧化層太厚，或風(fēng)吹線(xiàn)擺動(dòng)，易造成接觸不良。

2、接地接觸不良

接地不良會(huì )引起儀器保護或數據嚴重波動(dòng)。應刮凈接地點(diǎn)上的油漆和銹蝕，務(wù)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(huì )出現負介損，應改用自激法。

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

4、空氣濕度過(guò)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(shí)可加屏蔽環(huán)。因人為加屏蔽環(huán)改變了試品電場(chǎng)分布，此法有爭議，可參照有關(guān)規程。

5、發(fā)電機供電

發(fā)電機供電時(shí)輸入頻率不穩定，可采用定頻50Hz模式工作。

6、測試線(xiàn)

由于長(cháng)期使用，易造成測試線(xiàn)隱性斷路，或芯線(xiàn)和屏蔽短路，或插頭接觸不良，用戶(hù)應經(jīng)常維護測試線(xiàn)；

測試標準電容試品時(shí)，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(shí)，非的高壓線(xiàn)應吊起懸空，否則對地附加雜散電容和介損會(huì )引起測量誤差。

7、工作模式選擇

接好線(xiàn)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(huán)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(wèn)題時(shí)可首先檢查接線(xiàn)，然后檢查是否為儀器故障。

9、儀器故障

用萬(wàn)用表測量一下測試線(xiàn)是否斷路，或芯線(xiàn)和屏蔽是否短路；輸入電源220V過(guò)高或過(guò)低；接地是否良好。

用正、反接線(xiàn)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(méi)有問(wèn)題；

拔下所有測試導線(xiàn)，進(jìn)行空試升壓，若不能正常工作，儀器可能有故障。

啟動(dòng)CVT測量后測量低壓輸出，應出現2～5V電壓，否則儀器有故障。

十一、 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(lián)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(gè)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(dòng)后會(huì )使220V供電電路帶有測量頻率分量，如果該頻率分量又通過(guò)干擾電流進(jìn)入儀器，則無(wú)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(chǎn)生近距離放電，這種放電電阻是非線(xiàn)性的，容易產(chǎn)生同頻干擾。

十二、變頻測量討論

1、變頻測量

干擾十分嚴重時(shí)，變頻測量能得到準確可靠的結果。例如用55Hz測量時(shí)，測量系統只允許55Hz信號通過(guò)，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(jiǎn)單計算可以說(shuō)明選頻測量的效果：

兩個(gè)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(gè)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(shí)際波形的測量點(diǎn)多達數萬(wàn)，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(guān)系

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

3、自動(dòng)變頻與50Hz等效

儀器采用自動(dòng)變頻在干擾頻率50Hz兩側（45Hz和55Hz）各測一個(gè)點(diǎn)，然后推算50Hz頻率下數據。除多個(gè)元件電路的低頻諧振外，單個(gè)試品中的介質(zhì)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(huì )帶來(lái)明顯誤差。實(shí)際上，平均前的兩個(gè)介損值已十分接近，即使不平均也*有參考價(jià)值。目前，變頻介損儀已成為介損測量的常規儀器，其優(yōu)異的抗干擾能力和準確度已經(jīng)得到認可。

十三、儀器的裝箱清單