- 产品详情
- 在线询价
- 应用领域

引言:一层薄漆膜,为什么也要把介电常数和介质损耗因数测出来
在电机、变压器、开关、互感器这类电气设备里,绝缘漆膜与涂层往往只有几十微米到几百微米厚,看上去并不起眼,却是把导体与导体、导体与地隔开的一道屏障。漆膜一旦在电场、温度、潮气、杂质共同作用下出现局部缺陷,泄漏电流就会沿着涂层表面或穿透涂层流动,局部发热又反过来加速涂层劣化,进而可能演变为匝间短路或绝缘击穿。要判断一层漆膜还能不能继续承担绝缘任务,光看厚度和外观是不够的,更直接的依据是它的介电常数与介质损耗因数。
介电常数与介质损耗因数是表征电介质(也就是绝缘材料)电气性能的两个基础参数。前者反映材料在电场中贮存电荷的能力,后者反映材料在交变电场下把多少电能转成了热能。漆膜、涂层、浸渍漆、绝缘油这类材料,其配方、固化程度、含水率、杂质含量的细微差别,都会在介电常数与介质损耗因数的数值上体现出来。因此,在绝缘材料的研发、进货检验、工艺验证与设备状态评估中,介电常数与介质损耗因数的测定是一项经常要做的工作。
本文围绕 BQS-37A 漆膜介电常数介质损耗因数测试仪(也称自动介质损耗测试仪、介损测试仪、介损正切值及电容量测试仪)展开,从其工作原理、整机架构、主要技术指标、功能特点、面板与接线、操作流程、影响因素、维护保养以及典型应用场景等方面做系统说明。文中涉及的各项技术指标均按资料原样列出,不作改动,供绝缘材料研究、涂料与绝缘漆生产、电工制造以及电力检测等领域的读者参考。
介电常数、介质损耗因数与介质损耗角正切:几个量的含义
在展开设备说明之前,先把几个容易混用的量说清楚,这也是读懂后面参数表与测试数据的前提。
介电常数(相对电容率)。材料作为介质构成的电容器,其电容量与同样电极结构下以真空为介质时的电容量之比,就是这种材料的相对介电常数。它衡量材料在电场中贮存电能的能力,数值越大,同样结构下电容器的容量越大。
介质损耗。在交流电压作用下,电介质并不是理想的绝缘体,它要消耗一部分电能,这部分电能转变为热能散发出去,这就是电介质损耗。损耗的来源不止一种,既包括材料本身的电导损耗,也包括极化过程中因分子运动跟不上电场变化而产生的弛豫损耗,还包括局部放电带来的附加损耗。
介质损耗角与介质损耗角正切。当在电介质上施加交流电压时,流过介质的电流与两端电压并不是刚好相差九十度,电流中有一个与电压同相的分量,正是这个分量在做功、在发热。电压与电流之间的相角差记为 ψ,其余角 δ 称为介质损耗角,δ 的正切 tgδ 称为介质损耗角正切。tgδ 值越小,说明单位时间内材料把电能转成热能的比例越低,绝缘性能越好。tgδ 正是衡量电介质损耗的核心参数,也是介损测试仪直接给出的读数之一。
介质损耗因数。在工程上,介质损耗因数与介质损耗角正切常常作为同一个量使用,用 tanδ 表示,即 tanδ = tg(δ)。它与另一个常被提到的量功率因数 PF 之间有换算关系,PF = cos(θ),对于损耗不大的绝缘材料,tanδ 与 PF 在数值上非常接近。测试报告中究竟写哪一个,一般按所依据的标准与用户约定执行;两种写法指向的是同一个物理内容。
对漆膜与涂层而言,这几个量的用处各有侧重:介电常数偏高的涂层,在相同厚度下极化更明显,用于电容型结构时会改变容量设计;介质损耗因数偏高的涂层,在长期承受交变电场时会带来更明显的发热,加速自身老化。把两者结合起来看,才能对一层漆膜的电气状态给出比较完整的判断。
测试原理:电桥平衡与变频抗干扰
标准回路与被试回路
仪器的测量线路由两部分构成:一个是标准回路,由内置的高稳定度标准电容器与测量线路组成;另一个是被试回路,由被试品和测量线路组成。测量线路由取样电阻、前置放大器与 A/D 转换器组成。测试时,通过测量电路分别测得标准回路的电流与被试回路的电流,得到两者的幅值以及相位差,再由数字信号处理器运用数字化实时采集方法,通过矢量运算得出试品的电容值和介质损耗正切值。仪器内部已经采用了抗干扰措施,保证在外电场干扰下仍能准确测量。
这里所说的"标准电容器",是仪器内置的 SF6 高稳定度标准电容器,它的电容值与自身损耗都为已知量,是被试品测量结果的参照基准。
变频法抗干扰
现场测试与实验室测试的差别,很大一部分来自电磁环境。变电站、发电厂现场存在较强的工频电场,若直接以工频进行测量,干扰信号容易混入测量回路,使读数漂移甚至无法稳定。BQS-37A 采用变频法作为抗干扰原理:测试高压源由仪器内部的逆变器产生,经变压器升压后用于被试品测试,频率可变到 50Hz、47.5Hz/52.5Hz、45Hz/55Hz、60Hz、57.5Hz/62.5Hz、55Hz/65Hz,并用数字陷波技术避开工频电场对测试的干扰。这样处理之后,强电场干扰下测量困难的问题得到了解决;同时,仪器也适用于全部停电后用发电机供电进行检测的场合。
内高压、内标准的方式
仪器使用内高压、内标准的方式测试,配合正接法、反接法、自激法几种接线方式,可以覆盖不同结构的试品。内部自带升压装置与调压能力,输出电压连续可调,无需外接升压设备即可完成常规测试;在需要时也可采用外标准方式,用于外接高电压等级标准电容器,实现更高电压下的介质损耗测量。
执行标准与依据
介电常数与介质损耗因数的测定,国内外都有一套长期使用的方法标准,测试条件、电极形式、试样处理与结果计算都有明确规定。与本类仪器相关的常见依据包括:
- GB/T 1409,测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的推荐方法,对应 IEC 60250,是固体绝缘材料介电性能测试的基础方法标准。
- GB/T 5654,液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量,适用于绝缘油等液体介质的介损测试。
- GB/T 1693,硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法。
- GB 50150,电气装置安装工程电气设备交接试验标准,其中的介损试验是设备交接验收的常规项目。
- DL/T 596,电力设备预防性试验规程,规定了运行中设备介损测试的周期与判据。
- IEC 60250,测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的推荐方法。
需要说明的是,标准会有修订,实际测试时应以现行有效版本的规定为准;不同标准对试样尺寸、电极系统、测试电压与环境条件的要求并不相同,测试方案要按所选标准执行,必要时在报告中注明所依据的标准编号与版本。
整机架构与设计
BQS-37A 为一体化结构,把介损测试电桥、可变频调压电源、升压变压器和 SF6 高稳定度标准电容器集成在同一台主机内。这种设计带来的直接好处是接线简化、搬运方便,适合现场与实验室两种场合使用。整机可以大致分为几个功能部分来看:
测量与控制部分。仪器内部的逆变器和采样电路全部由数字化控制,输出电压连续可调;显示与操作集中在触摸液晶屏上,由嵌入式系统完成参数设置、数据采集、计算与显示。
高压输出部分。升压由内部变压器完成,高压输出经前面板的高压插座引出,配有保护门。高压输出范围与容量见下文指标。
标准电容器部分。内置 SF6 高稳定度标准电容器,作为测量参照,其稳定性直接影响损耗读数的重复性。
数据与打印部分。仪器内部配有日历芯片和大容量存储器,可将检测结果按时间顺序保存,并可通过 U 盘导出到 PC 机查看和管理;面板上设有热敏打印机,可现场打印结果。
保护部分。面板上设有紧急停机按钮与高压指示灯、复位按钮、接地接线柱等,配合内部的输入电压波动、高压电流、输出短路、电源故障、过压、过流、温度等多重保护,以及接地检测功能(不接地设备不允许升压),从硬件与软件两个层面保证操作安全。
主要技术指标
使用条件
- 使用条件:-15℃∽40℃,RH<80%
抗干扰与电源
- 抗干扰原理:变频法
- 电源:AC 220V±10%,允许发电机
高压输出
- 高压输出:0.5KV∽10KV,每隔 0.1kV
- 精度:2%
- 电流:200mA
- 容量:2000VA
自激电源
- 自激电源:AC 0V∽50V/15A
- 50HZ、60HZ 单频
- 45HZ/55HZ、47.5HZ/52.5HZ
- 55HZ/65HZ、57.5HZ/62.5HZ
- 自动双变频
分辨率与精度
- 分辨率:tgδ:0.001%,Cx:0.001pF
- 精度:△tgδ:±(读数*1.0%+0.040%)
- 精度:△Cx:±(读数*1.0%+1.00PF)
测量范围
- 测量范围:tgδ 无限制
- Cx:15pF < Cx < 300nF
- 10KV:Cx < 40nF
- 5KV:Cx < 150nF
- 1KV:Cx < 300nF
- CVT 测试:Cx < 300nF
外形尺寸
- 外型尺寸(主机):350(L)×270(W)×270(H)(mm)
- 外型尺寸(附件箱):350(L)×270(W)×160(H)(mm)
存储与重量
- 存储器大小:200 组,支持 U 盘数据存储
- 重量(主机):22.75Kg
- 重量(附件箱):5.25Kg
主要功能特点
资料列出的功能特点,可归纳为以下几方面。
触摸屏中文界面。仪器配备全触摸液晶显示屏,显示与操作集中在同一块屏上,全过程清晰明了,操作人员不需要额外的专业培训即可上手,点击即可完成测量过程。
大容量数据存储。仪器内部配有日历芯片和大容量存储器,可保存数据 200 组,检测结果按时间顺序保存,可随时查看历史记录并打印输出。
数据导出与管理。仪器数据可通过 U 盘导出,在任意一台 PC 机上查看和管理数据,便于存档、汇总与出具报告。
多种测试模式。仪器使用内高压、内标准的方式测试,支持正接法、反接法、自激法三种接线与测量方式,适应不同结构的试品。
CVT 测试。该仪器还可以测试全密封的 CVT(电容式电压互感器)C1、C2 的介损和电容量;可在不拆除 CVT 高压引线的情况下正确测量 CVT 的介质损耗值和电容值;并可采用反接屏蔽法测量 CVT 上端 C0 的介质损耗值和电容值。
高速采样与连续可调输出。仪器内部的逆变器和采样电路全部由数字化控制,输出电压连续可调。
多重保护与接地检测。仪器具备输入电压波动、高压电流、输出短路、电源故障、过压、过流、温度等多重保护措施,并具备接地检测功能,确保不接地设备不允许升压。
面板组成与接口说明
仪器前面板上的部件按功能可分为操作、连接与指示三类,资料中给出的编号与功能如下。
紧急停机按钮及高压指示灯。在仪器测试过程中有高压输出时,遇紧急情况需要断开高压输出,即可按下紧急停机按钮立即从内部切断高压输出;按钮内置指示灯作为高压输出指示灯。
复位按钮。提供仪器复位功能。
U 盘接口。可把仪器内部保存的测试数据导入并保存到 U 盘中。传输过程中不宜拔出 U 盘,只有当数据传输完毕并且液晶屏上出现拔出 U 盘的提示后,方可拔出,否则有可能烧毁 U 盘。
总电源开关。打开此开关,仪器上电进入工作状态;关闭此开关,同时关闭仪器内部所有电源系统;紧急情况应立即关闭此开关并拔掉输入电源线。
电源输入插座。提供仪器工作电源(AC 220V±10%),使用标准插座与市电或发电机相连接。插座内部带有保险管保护装置,不正常情况下可烧毁保险管使仪器断电,保护仪器内部。
试品低压输入 Cx 插座。正接法时输入被试品测试信号。插座中心连接黑色信号线芯线;金属外壳接黑色信号线屏蔽层;正接法时芯线接被试品低压信号端,若被试品低压信号端有屏蔽极(如低压端的屏蔽环),则可将屏蔽层接于屏蔽极,无屏蔽极时屏蔽层悬空。启动测试的过程中不宜拔下插头;用标准介损器或标准电容器检测正接法精度时,应使用全屏蔽插头连接,否则暴露的芯线可能受到干扰引起误差;测试过程中应保证插座中心测试芯线与被试品低压端零电阻连接;强干扰下拆除接线时,应在保持电缆接地状态下断开连接。
触摸显示屏。全触摸大屏幕(120mm×90mm)中文菜单显示,每一步操作清晰明了。液晶屏应避免长时间阳光暴晒,避免重物挤压和利器划伤。
接地接线柱。仪器保护接地。仪器内部自带接地保护装置,测试中应当保证可靠接入地网,否则仪器将自动产生保护、不开始升压测试。
ES 自激输出。自激输出,仪器内部为自激输出变压器的一端(变压器另一端已接地),自激法测试 CVT 介损时连接到 CVT 的自激线圈(da)上,dn 接地,为 CVT 提供测量所需高压电源。因低压输出电流大,应采用仪器专用连接线连接到 CVT 二次绕组并使其接触良好;选择正、反接法测量时,此输出关闭。
打印机。显示可打印数据时,将光标移动至“打印”项按确认键打印。打印机为全自动热敏打印机,打印纸宽 55mm,更换时请使用热敏打印机专用打印纸。
高压输出 HV 插座。仪器变频高压输出、检测反接线试品电流、内部标准电容器的高压端。插座中心连接红色高压线芯线,金属外壳连接红色高压线屏蔽层;正接法时芯线和屏蔽层都可以作加压线对被试品高压端加压;反接法时只能用芯线对被试品高压端加压。启动测试的过程中此插座带有高压,禁止触碰高压插座及与之相连的相关设备;用标准介损器或标准电容器检测正接法精度时,应使用全屏蔽插头连接;测试过程中应保证插座中心红色高压线芯线与被试品高压端零电阻连接。
参考接线与测试方式
资料给出的参考接线覆盖了常见的试品类型,接线方式与电压选择如下。
正接法(内电压—内标准)。常规接线,适用于被试品低压端可以接地或需要引出的场合。
反接法(内电压—内标准)。常规接线,适用于被试品高压端接地而低压端需要加压的场合。
CVT 测试。包括分别测试 C1 或 C2 的普通测试;不拆高压引线测试 CVT 电容值和介损,采用 CVT 自激法,电压≤2kV;反接屏蔽法测量 CVT 上端 C0 的电容值和介损,采用反接法,电压≤2kV。CVT 测试时高压线应悬空、不能接触地面,否则其对地附加介损会引起误差。
电压互感器。一次侧对二次侧,电压 2KV,正接法;一次侧对二次侧及地,电压 2KV,反接法;二次侧对一次侧及地,电压 2KV,反接法;末端屏蔽法,电压 10KV,正接法。
电流互感器。一次侧对二次侧,电压 10KV,正接法;一次侧对末屏(常用),电压 10KV,反接法;一次侧对二次侧及地,电压 10KV,反接法。
高压穿墙套管。芯棒对末屏(常用),解开末屏接地,电压 10KV,正接法;芯棒对末屏及地,电压 10KV,反接法。
电力变压器。一次绕组对二次绕组,电压 10KV,正接法;一次绕组对二次绕组及地,电压 10KV,反接法;二次绕组对一次绕组及地,电压 10KV,反接法。
绝缘油介损。杯体为高压,注意安全;采用正接法;HV 用红色高压线,Cx 用黑色测试线、屏蔽层接油杯地,电压 2kV;(C 高压)接 HV,(A 测试)接 Cx,(B 屏蔽)接地。配以绝缘油杯加温控装置,可测试绝缘油介质损耗。
标准电容器、标准介损器。正接法时,HV 用红色高压线连试品高压,Cx 用黑色测试线连试品低压,黑色测试线的屏蔽层连试品 E;反接法时,试品高压接地,HV 用红色高压线连试品低压,红色高压线的屏蔽层连试品 E,Cx 悬空;桶体已为高压,注意绝缘。
关于电缆,资料提示:所有连线虚线为电缆屏蔽层,实线为电缆芯线;应使用出厂时配套的测试电缆,本仪器属于精密测量仪器,测量时尽量使用仪器出厂时附带的测试电缆,否则可能因电缆自身的属性差异而影响测量结果的精度。
标准操作流程与使用规范
结合资料的使用说明,可以把一次完整的介损测试流程整理如下。
其一,开机与主菜单。打开电源开关,进入主菜单,选择界面右边相应的测试选项进行测量。仪器启动测试后,紧急情况若需停止,只能按紧急停机,不要按复位。
其二,选择测试项目。按试品类型选择“一般测试”或“CVT 测试”等选项,进入相应的测试菜单。
其三,参数设置。点击“参数设置”进入设置菜单,分别点击每个需要设置的项目,按“增加”“减小”或“选择”修改;修改完成后点击“保存”即可保存所修改的参数并返回上一级界面,点击“取消”则不保存本次修改并返回。
其四,接线。根据相应的接线提示,接好仪器外部与被试品之间的连线,确认连接牢固。每一种测试的具体参数设置和接线方法应查阅仪器说明中的参考接线部分。
其五,开始测试。参数设置好后长按“启动测试”,进入测试菜单。测试过程中,电压根据先前所选的测试电压平滑上升至设置值后保持不变,然后自动开始测试;开始测试后根据先前所选的测试频率自动变频到各相应的频率进行测试。
其六,读取与保存结果。测试完成后自动显示测试结果,测试结果自动保存,可点击“打印”按钮打印本次测试结果。
其七,数据查询与打印。在主菜单点击“数据管理”进入数据管理界面,点击“数据查询”进入;进入数据存放菜单后,按上、下键移动光标至想要查看的数据项目上(仪器所保存的数据均按测量时间的先后排列,序号在前的为较新的数据,序号靠后的为较早的数据),再点击相应的数据进入数据打印项目,可按上、下键翻页至相应的数据序号上,对数据进行打印操作。
其八,时间设置。打开仪器后直接点击“参数设置”进入时间设置界面,点击想要修改的时间数据项目,再按增加、减小键调整相应的“时”“分”“秒”,点击保存修改时间设置,点击取消退出设置并返回主界面。
使用注意事项
资料给出的使用注意事项,关系设备与人身安全,操作前应逐条确认:
- 本仪器只能在停电设备上使用,其它设备可不断电;
- 仪器自带有升压装置,应注意高压引线的绝缘及人员安全;
- 仪器必须可靠接地;
- 使用本仪器检测设备前,应先对设备进行绝缘检测;
- 确定设备的耐压等级,正确选择仪器升压档位,以防击穿设备、损坏仪器;
- 仪器所配专用高压电缆出厂时已检测合格,但测量时仍需远离人体;
- 输入电压为 AC220V±10%,超出范围都有可能影响测试精度;输入电压为 AC264V,超过此值会造成性损坏,对此厂家不予保修;
- 打印机有可能在搬运过程中因卷纸松动而出现打印卡纸,此时只需将卷纸取出,绕紧后重新装入;
- 仪器应注意防潮,防剧烈震动;
- 发电机供电时应将输出零线接地,否则会提示接地有误。
影响测试结果的关键因素
同一样品在不同条件下测出的介电常数与介质损耗因数可能相差不少,除仪器本身的精度之外,以下几点对结果的影响比较直接。
测试电压。介损读数对电压的变化较为敏感。资料在 10KV、5KV、1KV 三档电压下给出了不同的电容测量上限(Cx 分别小于 40nF、150nF、300nF),说明电压选择与试品容量要相互匹配。电压过高可能使薄试样击穿,电压过低则信噪比下降,读数不稳。
测试频率。仪器可工作于 50Hz、47.5Hz/52.5Hz、45Hz/55Hz、60Hz、57.5Hz/62.5Hz、55Hz/65Hz 等频率,采用变频法与数字陷波技术避开工频干扰。不同频率下材料的极化响应不同,介损数值也会不同,报告与判据都要注明测试频率。
试样与电极。材料表面的清洁程度、含水率、电极接触状态都会影响读数。试样表面有油污、灰尘或存在空气间隙时,会引入附加损耗;漆膜类试样若表面不平整,电极与试样之间可能夹入空气层,使介电常数与损耗读数偏离真值。
接地与屏蔽。仪器必须可靠接地,不接地时不允许升压;测试电缆应使用出厂配套电缆,并保持屏蔽层可靠接地。强干扰环境下拆除接线时,应在保持电缆接地状态下断开连接。
环境条件。资料要求使用条件为 -15℃∽40℃、RH<80%。温度偏低会影响绝缘油等液态介质的黏度;湿度偏高则可能在试样表面形成水膜,增大表面泄漏电流。
设备维护与保养
日常维护的重点在于保持测量回路的稳定性与高压部分的安全状态。
高压侧维护。每次测试完成后应切断高压,对高压侧部件充分放电,确认无残余电压后再清理现场。高压输出插座与配套高压电缆属于带电部件,应保持清洁干燥,绝缘层不得有破损。
标准电容器与测量回路。内置标准电容器为精密元件,应避免剧烈震动与磕碰。测量回路的电缆插头、屏蔽层接触点应保持干净,必要时擦拭干净后重新插接,避免接触不良带来读数波动。
触摸屏与打印部分。液晶屏应避免长时间阳光暴晒,避免重物挤压和利器划伤;热敏打印机应使用配套规格打印纸,出现卡纸时取出卷纸绕紧后重新装入。
存放与通电。仪器应注意防潮、防剧烈震动;长期不用时应定期通电驱潮,避免内部绝缘部件受潮;搬运时注意保护附件箱与随机配件。
定期核查。对介损测试结果要求较高的场合,宜按实验室的要求定期对仪器与标准件进行核查,确保读数可信。
名称解释与数据管理
为便于读数与报告书写,资料附有常见符号的含义说明,摘录如下:
- 功率因数 = 输入有用功功率 / 输入总功率(视在功率)
- tgx:被试品的介质损耗值
- Cx:被试品的电容容量
- PF:被试品的功率因数
- Ix:被试品的测试电流
- Pr:容性设备的有功功率
- HV:被试品的测试电压
- f:被试品的测试频率
- Tanδ = tg(δ)
- PF = cos(θ)
- Pr = Ux * Ix * cos(θ)
仪器可保存数据 200 组并按时间顺序记录,支持 U 盘导出,可在任意一台 PC 机上查看和管理。对于以漆膜、涂层为代表的材料研究,可以把同一批次不同工艺条件下的试样串成一组数据,比较介电常数与介质损耗因数随配方、固化条件、含水率变化而变化的趋势;对于现场检测,可以把历次测试结果按时间排列,观察介损数值随时间的变化,用于判断绝缘状态是稳定、趋好还是劣化。
随机配件
- 仪器主机 1 台
- 附件箱 1 个
- 红色高压测试线 1 根
- 黑色低压测试线 1 根
- CVT 自激电源线 1 根
- AC220V 电源线 1 根
- 接地线 1 根
- 使用说明书 1 份
- 出厂合格证 1 份
- 保险管、打印纸 备用
典型应用场景
绝缘漆膜与涂层的电气性能评价。对绝缘漆、浸渍漆、三防漆以及各类涂层薄膜,测定其介电常数与介质损耗因数,可用于配方筛选、工艺验证与来料检验,判断涂层的电气状态是否满足设计预期。
电力设备绝缘的状态评估。对变压器、互感器、套管、电力电容器等设备的绝缘做介损测试,是设备出厂试验、交接验收与预防性试验中的常规项目。介损数值的明显升高,往往与受潮、老化、杂质侵入等缺陷相关。
绝缘油等液体介质的检验。配以绝缘油杯与温控装置,可测试绝缘油的介质损耗,用于油品质量管控。油中微量水分、氧化产物等都会反映在介损数值上。
电容型设备与 CVT 检测。仪器可测试全密封 CVT 的 C1、C2 的介损和电容量,可在不拆除高压引线的情况下测量 CVT 的介质损耗值和电容值,也可采用反接屏蔽法测量 CVT 上端 C0 的介损和电容量。
材料研究与教学实验。在新材料研究与高校教学中,介电常数与介质损耗因数的测定是常见的实验内容,仪器的一体化结构与中文触摸界面便于教学演示与数据记录。
介损测试设备的发展趋势
从这类设备近年来的变化看,几个方向比较清楚。
抗干扰能力继续增强。现场电磁环境复杂,变频法、数字陷波与软件滤波的组合使用,使仪器在强干扰下依然能给出稳定读数,这一方向还会继续深化。
数字化与自动化程度提高。从手动调平衡发展到自动变频、自动采集、自动计算与自动保存,操作环节被大幅压缩;数据接口从单一的打印输出扩展到 U 盘导出与数据管理软件对接,便于纳入实验室信息管理系统。
安全设计更周全。接地检测、过流过压保护、紧急停机、高压指示等功能成为常规配置,把人身与设备安全放在操作之前。
适用范围继续拓宽。同一台仪器既服务固体材料,也服务液体介质与整机设备,覆盖从材料研究到设备运维的多个环节。
结语
介电常数与介质损耗因数是判断绝缘材料电气性能的两把尺子,前者看贮存电荷的能力,后者看能量损耗的水平。BQS-37A 把介损测试电桥、可变频调压电源、升压变压器与 SF6 高稳定度标准电容器做成一体化结构,以变频法抗干扰,采用内高压、内标准的方式,配合正接法、反接法、自激法多种接线,既能测漆膜、涂层等材料的介电性能,也能测绝缘油与电力设备的绝缘状态,并通过触摸屏中文界面、大容量存储与 U 盘导出,把测量、记录与管理连成一条线。
对使用者的建议是:先明确被测对象的类型与所要判断的问题,据此选择测试电压与频率;再按标准规定做好试样准备与电极连接;测试中把安全放在前面,测试后把数据按时间或批次整理成可比较的序列。这样,一台介损测试仪的价值才不止于给出一个读数,而是能给材料研发与设备运维提供持续可用的依据。
介电常数及介质损耗测试仪应用领域
介电常数与介质损耗因数是电介质材料两项核心电学指标,介电常数表征材料储存电场能量的能力,介质损耗反映交变电场作用之下材料内部能量转化为热量的程度。介电常数及介质损耗测试仪就是用来测定固体、部分液体电介质相对介电常数 ε、介质损耗角正切 tgδ、试样电容量 Cx 的专用检测仪器,设备可依据 GB/T1409‑2006、ASTM D150、IEC 60250 等国内外标准开展试验,广泛服务于电力电气、电子通信、高分子新材料、新能源、航空航天、科研教学、第三方检测等多个行业,覆盖新材料研发、原材料入厂检验、成品型式检验、绝缘老化评估等不同业务环节。下面对各个应用领域、测试对象、实际检测价值做完整说明。
一、电力与高压电气行业
电力行业是介电常数及介质损耗测试仪重要应用领域,变压器、互感器、高压套管、电力电容器、高压电缆等设备的安全运行,高度依赖绝缘介质性能稳定。绝缘纸板、电容器纸、环氧树脂、橡胶绝缘件、变压器绝缘油,在长期电压、温度、水汽作用下,会出现受潮、氧化老化,介电常数与介质损耗数值随之发生改变,通过标准化测试,能够评估绝缘介质当前状态,识别潜在故障隐患。
- 变压器制造企业变压器内部大量使用绝缘纸板、层压木板、电容器纸、绝缘油。仪器用于绝缘纸板、电容器纸来料入厂检验,检测每一批次板材介电性能,筛选合格原材料;研发阶段对比不同制浆、热压工艺对纸板介电参数的影响;对经过热老化试验后的纸板试样开展测试,研究材料老化之后介电性能变化规律,为变压器绝缘寿命评估提供试验依据;同时也可对变压器绝缘油开展液体介电性能检测,评估油品品质与老化程度。
- 高压电器、互感器、套管生产厂家电压 / 电流互感器、环氧套管、避雷器绝缘底座,大多采用环氧浇注、橡胶复合绝缘材料。企业在零部件研发、型式检验阶段,测试绝缘材料的介电常数与介质损耗。介质损耗数值偏高,意味着材料在交变电场下发热严重,长期运行容易加速绝缘老化,甚至诱发热击穿。借助测试仪筛选适配的绝缘配方,把控成品零部件质量。
- 电力科学研究院、电网试验机构电科院承担电网设备绝缘状态评估任务,会对退役变压器拆解取样,测试旧绝缘纸板介电性能,对比新试样与老化试样的数据差异,研判设备绝缘老化等级,为变压器剩余寿命分析提供试验支撑;同时承接各类电工绝缘材料委托检测,出具符合国标要求的检测报告。部分变频抗干扰型号仪器,可适应变电站强电磁干扰环境,保障测试数据稳定。
- 电力电容器行业电力电容器所用聚丙烯薄膜、电容器纸,介电性能直接决定电容器发热、使用寿命。测试仪用于薄膜、纸介质来料检验,对比不同浸渍工艺对介质损耗的影响,优化生产工艺,降低电容器整体介质损耗,提升设备运行可靠性。
主要测试试样:绝缘纸板、电容器纸、环氧板材、橡胶绝缘件、变压器绝缘油、电缆绝缘料、云母制品。
二、电子通信与元器件行业
电子通信行业各类基板、介质陶瓷、薄膜、封装材料,介电参数直接影响信号传输质量、元器件工作稳定性。不同应用场景对介电常数、介质损耗有着明确要求:高频通信基材需要较低的介质损耗,减少信号传输损耗;电容器介质则需要合适介电常数实现储能设计。
- PCB 覆铜板、高频板材企业FR‑4 普通覆铜板、PTFE 聚四氟乙烯高频基板、改性树脂板材,是通信电路板基础材料。研发阶段,测试不同树脂配方、填料配比板材的介电常数与介质损耗,筛选适配高频工况的基材;来料与成品检验,批量核验板材介电指标,避免因介电参数波动造成电路板信号延迟、信号失真问题,适配 5G 通信设备基材研发生产需求。
- 功能陶瓷、电容器元器件企业微波介质陶瓷、压电陶瓷、高压绝缘陶瓷,广泛用于滤波器、电容器、电子元器件。陶瓷配方、烧结工艺会显著改变介电性能,仪器用来对比不同配方、烧结温度下陶瓷试样的 ε、tgδ 指标,优化烧结制程;成品陶瓷片抽样检测,介质损耗过高会造成元器件工作发热,影响产品可靠性,测试结果作为出厂重要参考指标。
- 半导体与电子封装材料行业环氧塑封料、PI 聚酰亚胺薄膜、PET 绝缘薄膜,用于芯片封装、元器件隔离绝缘。企业使用测试仪评估封装介质介电稳定性,筛选适配的封装胶、绝缘薄膜,防止器件工作过程介质发热,保障半导体元器件长期稳定运行。
主要测试试样:覆铜板、高频基板、微波陶瓷、压电陶瓷、PI 薄膜、PET 薄膜、环氧封装料、电容器介质薄膜。
三、高分子、橡胶与复合材料行业
各类工程塑料、改性高分子、橡胶、玻纤 / 碳纤增强复合材料,大量用作电工绝缘零部件。填料种类、填充比例、加工工艺、老化程度,都会改变材料介电常数和介质损耗,介电性能测试是高分子材料研发与质控的重要手段。
- 电工塑料改性企业改性 PP、PEEK、PEI、ABS 等电工级塑料,用于电器外壳、绝缘结构件。研发人员通过测试,对比不同矿物填料、玻纤添加量对介电性能带来的改变,开展配方筛选;试样经过湿热老化、热氧老化之后再次测试,评估材料老化之后介电性能变化,预判产品长期服役表现。
- 橡胶与绝缘密封材料厂家硅橡胶、丁腈橡胶等橡胶材料,大量用于高压密封件、电缆附件。橡胶配方、硫化工艺会影响介电损耗,仪器用于橡胶试样介电性能测试,辅助硫化工艺优化,管控成品橡胶件绝缘品质。
- 复合绝缘材料生产企业玻纤增强环氧复合材料、层压绝缘板材、云母复合板材,多用于电机、电器绝缘构件。测试不同配比复合板材的介电常数、介质损耗,评估材料在交变电场环境下发热水平,为产品配方与工艺迭代提供数据支撑。
主要测试试样:工程塑料、改性高分子、硅橡胶、层压板、云母复合材料、玻纤增强绝缘板材。
四、新能源产业
新能源行业包含锂电池、光伏、储能、新能源车电控等细分领域,大量使用隔膜、封装胶、绝缘构件、固态电解质等电介质材料,介电性能直接关系产品安全与工作效率。
- 锂电池及储能材料企业锂电池隔膜、固态电解质、电芯封装绝缘胶,在充放电交变电场环境工作。测试仪用于隔膜、固态电解质介电性能测试,评估充放电工况下介质介电稳定性;对比不同配方隔膜材料介电参数,辅助新材料开发,为电池绝缘安全设计提供参考依据。
- 光伏产业光伏组件封装胶膜、逆变器内部绝缘零部件,需要耐受温度交变、电场作用。开展介电常数与介质损耗测试,评价封装胶膜、绝缘件的介电特性,筛选适配光伏户外复杂工况的绝缘介质。
- 新能源汽车电气零部件企业新能源车高压电控、电机、充电桩内部大量绝缘件,测试各类塑料、环氧绝缘件介电性能,评估高压工况下介质发热情况,保障高压零部件使用安全。
主要测试试样:锂电池隔膜、固态电解质、光伏封装胶膜、新能源电控绝缘塑料、环氧绝缘构件。
五、航空航天与军工配套领域
航空航天设备工作环境复杂,存在宽温度区间、高湿度、交变电场等工况,机载雷达罩、设备绝缘件、透波复合材料,对介电参数的温度稳定性有着严格要求。
雷达罩透波复合材料、机载设备耐高温绝缘高分子、特种陶瓷,需要在‑50℃~200℃较宽温度区间维持介电参数稳定。搭配高温夹具,测试仪可完成不同温度条件下试样介电性能测试,获取宽温域介电谱数据,评估材料在极端环境下介电性能波动;筛选适配机载、航天工况的透波、绝缘材料,为航空航天装备材料选型提供试验数据。
主要测试试样:透波复合材料、耐高温聚酰亚胺材料、航空特种绝缘陶瓷、机载设备绝缘构件。
六、高校、科研院所
材料学院、电气学院、化学化工相关院系,介电常数及介质损耗测试仪是电介质物理教学、新材料课题研究的基础设备。
教学实验方面,用于高分子、电工材料专业课程实验,帮助学生理解电介质极化、介质损耗相关理论,掌握 GB/T1409 等标准的试验方法;科研课题当中,针对新型改性绝缘材料、纳米复合电介质开展试验,研究填料、温度、频率对介电性能的影响,获取可溯源试验数据,支撑学术论文撰写、课题项目结题。部分研究院所也会利用设备开展新型电工介质的预研工作。
主要测试试样:各类实验室自研合成高分子、纳米复合材料、实验室自制陶瓷、教学标准参考试样。
七、第三方检测机构
第三方检测实验室接收来自电力、电子、高分子、新能源行业送样,为企业提供材料介电性能委托测试服务。仪器满足 GB/T1409‑2006、ASTM D150、IEC60250 等标准要求,三电极测试系统可以抑制固体试样表面泄露电流,保障板材、薄膜试样测试准确度;变频抗干扰能力可以应对检测厂房复杂电磁环境;支持数据存储、通讯导出,方便检测机构整理出具正式检测报告,服务企业产品型式检验、认证审核、质量纠纷鉴定等业务。
八、其它细分应用场景
- 绝缘漆、涂料行业:各类电工绝缘漆,固化成膜之后制成试样,测试漆膜介电常数和介质损耗,评估绝缘漆性能,用于电机、电器绝缘涂料配方研发。
- 石油化工油品检测:绝缘油、电容器油等液体介质,使用适配液体电极,测定油品介电常数与介质损耗,判断油品是否发生老化劣化。
- 医用电子材料领域:植入式设备封装介质,需要匹配人体组织介电特性,测试仪用于封装材料介电参数测定,辅助医用介质材料筛选。
