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GD3580抗干扰介质损耗测试仪使用说明书
点击次数：724 发布时间：2011/10/17 15:27:57
一、概述
抗干扰介质损耗测试仪是一种的测量介质损耗（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 QS 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（在国内同类产品中速度*快）等特点。体积小、重量轻是我厂的第二代抗干扰介质损耗测试仪。
二、技术指标
1、环境温度：0 ～40℃（液晶屏应避免长时日照）
2、相对湿度：30%～70%
3、供电电源：电压：220V±10%、频率：50±1Hz
4、外形尺寸：长×宽×高 500mm×300mm×400mm
5、重量：约18Kg
6、输出功率：0.6KVA
7、显示分辩率：3位、4位（内部全是6位）
8、测量范围及输出电压选择：
介质损耗（tgδ）：±0.00～±999%
试品电容容量（Cx）和加载电压：
2.5KV档:≤300nF（300000pF） 3KV档:≤200nF（200000pF）
5KV档:≤76nF（76000pF） 7.5KV档:≤34nF（34000pF）
10KV档:≤20nF（20000pF）
9、基本测量误差：
介质损耗（tgδ）：1%±7个字（加载电流20uA～500mA）
介质损耗（tgδ）：2%±9个字（加载电流5uA～20uA）
电容容量（Cx）：1.5%±1.5pF
三、结构
仪器为升压与测量一体化结构，输出电压2.5KV—10KV五档可调，以适应各种需要，在测量时无需任何外部设备，接线与QS 电桥相似，但比其方便。
图一为仪器操作面板图，图二为仪器接线端面板图。
1、显示窗——液晶显示屏。
2、起动灯——指示高压输出。
3、警示灯——操作时提示。
4、操作键盘——选择快测、起动、停止、打印等操作。
5、打印机——打印测试结果。
6、电压选择开关——测量时选择相应试验电压。
7、电源插座——保险丝用5A。
8、电源开关——电源通断。
9、接地端子——使用前，必须将该 端子可靠接地。
★10、测量电源输入端 I x——有两个出线头，红色测试钳为中心头（有Cx标记）应与被试品一端相接，黑色小锷鱼夹为屏蔽头（有E标记）是仪器内部高压输出一个参考端，在正接法测量时应接地，在反接法测量时应浮空，外接法参见“外接高压法”。
★11、标准电流输入端 I N——仅当外接标准电容器进行测量时才用，该 端应与外接标准电容器一端相连。I N 必须小于100mA！
12、测量高压输出端UH——黄色测试钳为出线头（有UH 标记），与被试品一端相连。
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四、工作原理
仪器测量线路包括一路标准回路和一路测试回路，如图三所示。
标准回路由内置高稳定度标准电容器与标准电阻网络组成，由计算机实时采集标准回路电流与测试回路的电流幅值及其相位差，并由之算出被测试品的电容容值（Cx）和其介质损耗（tgδ）。
数据采集电路全部采用高稳定度器件，采集板和采集计算机被铁盒完全浮空屏蔽，仪器的外壳接地屏蔽，另外使用了光导数据，浮空地、大面积地、单点地、数字滤波等抗干扰技术，加之计算机对数百个电网周期的数据进行处理，故测量结果稳定、精确、可靠。
由图三可见，仪器高压变压器的高压侧和测量线路都是浮地的，用户可根据不同的测量对象和测量需要，灵活的采用多种接线方式， 如采用“正接线法”进行测量时，可将“E”点接地，而当采用“反接线法”进行测量时，可将“UH”点接地，而将E点浮空。
图中除测试品Cx外，其余为本仪器，细线框内部分对仪器外壳能承受15KV工频高压5分钟，额定耐压10KV，仪器内附标准电容CN，名义值为50PF，tgδ≤0.0001,耐压10KV高压变压器额定输出功率为1KVA.
★“E”点为仪器的内屏蔽与测量电缆的屏蔽层相连，不是大地与仪器的外壳也不连通！！！
| 高 压 变 压器 |
五、使用方法
★★★安全操作注意事项
1、使用时必须将仪器的接地端子可靠的接地。
2、只有关闭仪器电源，试验电压选择开关置于“关”位置时，接触仪器的后部及其测量线缆与被试品才被认为是安全的。
3、仪器在测量时，严禁操作“试验电压”选择开关。
4、正接线法UH端为高电压，反接线法 I X 端为高电压，使用时必须根据实际情况将带高电压的线缆与地保持足够的距离。
5、不得更换不符合面板指示值的保险丝管，（内部一只保险丝为：0.5A）
6、使用时尽可能用厂家随仪器提供的线缆以确保测量精度。
7、操作键盘
备用——不用
快测——快速测量，无抗干扰功能。
抗扰——抗干扰测量
正接——正接法测量。
反接——反接法测量
起动——起动高压，开始测量。
打印——在测试结果出来后，打印测试数据。
外接——外接法测量，也用来选择外接标准电容的容量。
停止——可以在测试过程中，中断测量。
测试前先用“试验电压”开关选取好输出电压，然后用“操作键盘”选择好测试方式。仪器首先自检（显示屏、光电通讯、内存、操作键、数模转换、电网频率），自检通过后，进入主目录，这时按屏幕提示即可完成测试。
进入测量状态后，用户随时可用“停止”键退出测量状态。
做正、反接法测量时无须人工干预。
★做外接方式测量时，中途会显示“请关闭外接高压！”并停一下，等候人工将外加高压关闭，关闭外高压后，（必须关闭外加高压），再按一次“起动”键才能完成测试。
★如果外高压未关闭，则测试结果不真实！
★★★外接标准电容的容量选择：
“外接方式”时，每按一次“外接”键，则显示的外接标准电容容量“XXXXpF”将改变，共八种容量供选择（★*后一种为厂家调试用，用户使用则无效。）：
50pF、 100pF、 150pF、 200pF、500pF、1000pF、 XXXpF、XXXpF。
应选择与外接标准电容容量相等的容量，如果使用外接电容容量特殊，可请生产厂家将该电容容量输入仪器中。如果选择的外接标准电容与实际不相等，则测量结果会受影响。
正接线法：（接线如图四所示）
通电前，先将“试验电压”开关置于“关”位置。将U H端子用专用线缆的黄色测试钳（UH标记）接至被试品的高压端，将I X端子用另一根专用线缆的芯线线头（红色有C X标记）接被试品C X低压端，它的屏蔽线头（黑色有E 标记）接地，如果试品低压端有屏蔽端子，可用导线将该端子与“E”连接后接地。
通电后，按“正接”键，选好正接线方式：用“试验电压”开关选好电压：然后按“启
动”键开始测试。
反接线法：（接线如图五所示）
通电前，先将“试验电压”开关置于“关”位置，将U H端子接地，将I X的芯线（有C X标记）接至被试品CX的高压端。
通电后，按“反接”键，选好反接线方式：用“试验电压”开关选好电压：然后按“启动”键开始测试。
★★★特别注意：屏蔽“E”与 I X电位接近，可接至被试品高压端的屏蔽或者悬空，绝对不能接地！！！。
外接高压法：（接线图如六所示）
CB为外接标准电容，CX为被试品。当被试品要求试验电压大于10KV时，可以外接高压进行测量，即不使用仪器内部高压变压器，而外接一台高压装置进行测量。
★★★注意：外接高压法进行测量时，“试验电压”开关必须置于“关”位置！！。
★★★外接高压法时:应外接标准电容器CB，不许使用仪器内标准电容器！
通电后，多次按“外接”键，选好外接线方式以及外接的标准电容容量，必须将“试验电压”开关置于“关”位置！调整好外接电压，然后按“启动”键开始测试。
介质损耗测试仪为中文液晶显示，有中文汉字提示各类测试信息。当测试完成后，按“打印”键，打印测试结果。
六、保管免费及免费修理期限
仪器应在原厂包装条件下，于室内贮存，其环境温度为0—40℃相对湿度为30%—70%，且在空气中不应含有足以引起腐蚀的有害物质。仪器从冷环境突然到热环境中时，可能有结露，应等到结露消失后使用。每年应打开仪器，消除由于野外环境作业产生的灰尘，特别是内部标准电容处的灰尘。
仪器和附件自制造厂发货日期起18个月内，当用户在完全遵守制造厂使用说明书所规定的保管，使用条件下，发现产品制造质量不良或不正常工作时，制造厂家给予修理或更换。
七、仪器成套性
1、介质损耗测试仪 壹台
2、专用测试线 壹套
3、保险丝（5A） 贰只
4、说明书 壹份
附录：抗干扰探讨
（一）干扰
以电容试品为例，当工频电压加在电容上时，其上流过两个电流（图A）：容性电流I C和阻性电流I r,合成为试品电流I X。I C和I r形成的夹角δ即为介质损耗角。当干抗电流Ig 流入试品时，与I X 合成为Ig X，I X与IgX之间的夹角β是由于干扰电流Ig形成的。测量到的电流IgX与UC的夹角是β+δ与介质角δ相差很大。
（二）方法
目前，抗干扰介质损耗仪通常采用的干扰方法主要有几种：
1、移相法
方法是将加到试品上的测试电压Ur 移相，使UC与Ig同相位（U r 与UC 恒定相差90度），从（图B）中可见，测量到的电流IgX与有效的I X 相差不大（当干扰电流较小时），如果能再反Ig方向将U C 移相一次，两次数据合成即能准确地找到介损角δ（即使干扰电流较大）。
2、变频法
现场测量时通常使用工频电源，而现场干扰主要也是工频，同频率的电源相互叠加形成干扰，去除无用的干扰而保留有用测试电流是非常困难的，用非工频电源进行测量，则工频电源的干扰电流与测试电流由于频率不同，是很容易区分开的。比如，将所含有干扰混合信号的前10ms信号，与后10ms信号相加，就去除了工频干扰，而测量信号不是50Hz所以得以保留。
3、波形分析法
计算机的运用，使大量的工程分析计算变得方便，通过对现场干扰的大量采集分析，结合测量到的波形，运用高等数学理论，巧妙地去除干扰，也同样达到目的。甚至去除一、三、五次谐波也很方便。
（三）要求
工程测量介质损耗，通常要求能分辨出0.1%介质值是不过分的。
介质损耗：tg（δ）=0.1%=0.001
损耗角度：δ=0.057°
对应时间：T=δ/360°×20ms=3.183μS
（四）比较
干扰信号是由干扰源通过媒介施加到试品上，即使干扰源是恒定的，但传输媒介是
空气及其它绝缘体不是恒定介质（图C、 图D），所以干扰电流Ig方向随机变化的程度≥0.057°不足为奇。要使测试电源随时跟踪Ig，而跟踪角度误差≤0.057°绝非易事，所以*终抗干扰虽然有效，但是测量精度不容易提高。
运行的设备（试品）在工频下运行，要求知道在工频条件下的介质损耗。
理论上：介质损耗=2πf RC，（f=50Hz）
所以用非工频的f′电源加在试品上所测得的介质损耗=2πf′R C，再由这一结果推算出2πf RC易如反掌。
然而运行设备的等效 R，不是理想的电阻其中更多的是有级分子，其等效 R随频率f的变化而变化，所以尽管理论上介质损耗与频率成正比，而实际介质损耗（2πfRC）不与频率成正比。这给根据变频2πf′RC推算工频2πf RC造成了麻烦。
为了减小这个非线性误差，f′采用接近工频的频率，但过分接近等于没有辨频，这就是主要矛盾。好在大多数试品对频率的敏感没有那么强热。所以变频法抗干扰是比较成功的。
产生一个有一定的功率，且又是正弦波的异频电源有较大的难度。因为异频电源波形的失真度对相角的影响很大，或者与实际工频正弦波电源情况下所造成的介质损耗有误差。
为了去除接近 f′工频干扰，变频法不得不处理大量的数据，所以相对测量时间较长。
（五） 处理干扰的方法
测试电源采用工频，使测量与实际上一样，交错分时测量干扰信号和综合信号，将所有测到的信号都精确地锁定在与测试电源同步的0 相位上，再将干扰信号倒相与综合信号叠加得到有效信号。
在数字处理上，广泛地采用数字与电子技术，剔除了相角相差1%的信号，剔除了数值较大的几组信号，也剔除了数值较小的几组信号，再将许多组值信号求平均值得出结果，而每组信号都是由许多测量信号与处理后的干扰信号构成的。在调试中所有数据都有以6位有效数字计算。为了提高测量速度，采用双计算机和高速并行A/D转换器处理信息，软件全部用汇编完成。
对于强干扰信号较精确地测出其大小不难，仪器特别设计的高精度相位锁定器能将其准确地定相，为完全消除干扰提供了便利，对于弱干扰信号粗略地测出其大小也是可以的，而相位锁定器并不受测量信号的大小影响，仍然准确定相，弱干扰本对测量信号的影响就小，再粗略地去除其大部分，也可以认为去除了干扰。
对于突发性干扰信号，仪器尽可能地将采样的干扰数据废除，或宣布测试失败，以保证数据结果的可靠性。
实验数据：用工频500V电压加载50PF电容测量信号电流约8μA，无干扰时快速测量测得介损为0.08%，抗干扰测量测得介损为0.08%，用20000V工频做干扰，距离被试品10厘米，快速测量测得介损为12.23%，抗干扰测量测得介损为0.09%。
原创作者：江苏宝应高电电力设备厂
