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全自动异频电桥介损测试仪是一款集合了现代电子测量、微机控制与信号处理技术的高精度智能化检测仪器。其核心设计严格遵循电力行业对于绝缘介质损耗测量的根本性要求,其测试原理与功能指标与现行《DL/T 962-2005 高压介质损耗测试仪通用技术条件》等相关电力行业标准及IEC国际标准理念高度契合,旨在为发电厂、变电站、高压电器制造厂、科研单位及各类电力承装企业提供一种高可靠、高效率、高精度的绝缘状态诊断工具。
本仪器主要用于在实验室或现场环境下,精准测量各种高压电力设备(如变压器、互感器、套管、电容器、电力电缆等)绝缘材料的介质损耗因数(tanδ)及其电容量(Cx)。仪器采用先进的异频抗干扰技术与全自动电桥平衡原理,有效克服了现场强工频电磁场干扰的难题,确保在复杂电磁环境中仍能获得稳定、可信的测量结果。通过一体化设计、全触摸屏操作和强大的数据管理功能,本仪器极大简化了传统介损测量的复杂流程,提升了测试的安全性与智能化水平,是高压电气设备预防性试验、交接验收及状态检修工作中不可或缺的关键设备。
一、 产品设计依据与技术标准
全自动异频电桥介损测试仪的设计与性能评估,以保障测量的准确性、可靠性和安全性为根本,其技术内核紧密围绕并优于以下标准及规范的要求:
核心标准参照:
DL/T 962-2005 《高压介质损耗测试仪通用技术条件》:该标准是国产高压介损测试仪的基础性技术规范。本仪器在测量精度(如介质损耗因数tanδ和电容量的基本误差要求)、抗干扰能力、输出电压范围与稳定性、安全性(如过流、过压保护、接地检测)等方面,均满足或超越了该标准对于“高压介质损耗测试仪”的技术规定。
GB/T 16927.1-2011 《高电压试验技术 第1部分:一般定义及试验要求》:仪器的绝缘结构设计、高压产生与测量单元的安全要求,遵循高压试验的一般原则。
IEC 60060-1 《High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements》:与国际标准接轨,确保测量方法的科学性和结果的国际可比性。
应用方法标准:
DL/T 474.1~5-2018 《现场绝缘试验实施导则》:仪器的多种测试模式(正接、反接、自激法)及相应的接线指南,为现场实施变压器、互感器、套管等设备的介损测试提供了标准化的操作依据,确保试验方法的正确性。
GB 50150-2016 《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》:作为电气设备投运前的重要检测项目,本仪器提供的精确介损与电容量数据,是判断设备绝缘是否满足交接标准的关键依据。
本仪器的“全自动”与“异频”两大特性,正是针对上述标准中对于抗干扰测量和高效准确测试的要求而生的解决方案。
二、 工作原理与核心技术——异频抗干扰与自动电桥
2.1 介质损耗的基本原理
在交流电场作用下,任何电介质(绝缘材料)都会因其固有的极化和电导特性而消耗一部分电能,这部分电能转化为热能,称为介质损耗。介质损耗的强弱用介质损耗角正切值(tanδ) 来衡量,其中δ是绝缘介质中电压与电流相量之间的夹角的余角。tanδ是一个无量纲的物理量,它直接反映了绝缘材料的品质及其内部缺陷(如受潮、老化、杂质等),是评判高压电气设备绝缘状况的核心参数。同时,测量得到的电容量(Cx) 也能反映绝缘结构的整体性或存在局部缺陷(如电容屏开路、短路等)。
2.2 全自动异频电桥技术详解
传统西林电桥(工频)在现场测量时,极易受到50Hz工频及其谐波的强电磁干扰,导致平衡困难、读数不稳、误差增大。本仪器的核心技术突破在于:
异频测试技术:仪器内部采用高性能逆变电源,可将输出电压的频率从固定的50Hz/60Hz转换为一系列离散的异频点(例如:45Hz/55Hz, 47.5Hz/52.5Hz, 55Hz/65Hz, 57.5Hz/62.5Hz等)。通过频率的偏移,避开了现场最强烈的工频干扰频谱区域。同时,仪器内部的数字陷波器能精确锁定并滤除特定工频干扰信号,实现了“主动避让”与“主动抑制”的双重抗干扰机制,从根本上解决了强电场下的测量难题。
自动平衡电桥原理:仪器内部集成了高精度的虚拟电桥测量系统(其原理与传统西林电桥等效,但通过电子电路与数字算法实现)。如图2-1所示,测量系统包含一个由内置高稳定度SF6标准电容器构成的标准回路(Cn)和一个由被试品构成的被试回路(Cx)。
矢量测量法:通过高精度采样电阻、前置放大器和高速A/D转换器,同时测量标准回路与被试回路电流的幅值及两者之间的相位差。
DSP数字信号处理:由数字信号处理器(DSP)对采集的矢量信号进行实时运算,直接计算出被试品的介质损耗因数tanδ和等值电容Cx。整个过程由微处理器自动控制,瞬间完成电桥的“平衡”与计算,无需人工调节任何电阻、电容,实现了全自动测量。
高稳定度高压源:测试所需的高压由内部逆变器产生,经高性能变压器升压后输出,电压从0.5kV至10kV连续平滑可调,步进0.1kV,精度高达2%。高压源容量充足(2000VA,最大电流200mA),可满足大多数大型设备测试需求,且具备优异的电压稳定度和波形纯度,为精确测量提供了基础保障。
三、 产品主要功能与突出特点
基于上述核心技术,全自动异频电桥介损测试仪具备以下强大功能和显著特点:
1. 智能化与易用性
超大尺寸全触摸液晶屏:配备高分辨率中文图形化界面,所有操作(参数设置、模式选择、启动测试、数据查看)均通过手指点击或滑动完成,直观明了。操作人员无需深厚专业背景即可快速上手,极大降低了对使用者的技术要求。
全自动测试流程:用户接好线并设置参数后,仅需一次点击“启动测试”,仪器将自动完成升压、变频、测量、计算、降压、显示结果并保存数据全过程,彻底告别传统电桥繁琐的手动调节。
多重测试模式:
正接法:用于测量对地绝缘的被试品(如套管末屏、变压器绕组等),测量精度最高。
反接法:用于测量一端直接接地的被试品,是现场最常用的接线方式。
自激法:专门用于测量电容式电压互感器(CVT) 的介损和电容量,无需拆除其高压引线,实现安全、便捷的“一步到位”测试。仪器还可通过反接屏蔽法测量CVT上端耦合电容C0。
2. 强大的抗干扰与精准测量能力
多频点异频抗干扰:如前所述,支持多种单频、双频自动切换模式,适应不同强度的干扰环境,确保在任何现场条件下均能获得稳定、可靠的数据。分辨率高达:tanδ: 0.001%, Cx: 0.001pF。
高精度与宽量程:在额定电压和频率下,基本测量精度为:
△tgδ: ±(读数×1.0% + 0.040%)
△Cx: ±(读数×1.0% + 1.00pF)
电容测量范围:15pF ~ 300nF(根据测试电压分级覆盖)。
3. 完善的数据管理与安全防护
海量数据存储:内置大容量存储器与日历芯片,可保存至少200组完整的测试数据(包括时间、测试模式、参数、结果),历史记录随时可查。
便捷的数据交互:配备USB接口,测试数据可一键导出至U盘,方便在电脑上进行归档、分析和报告生成。
全方位的安全保护系统:
电气保护:具备输入过压/欠压、输出过流、短路、电源故障、高压过压、内部温升保护等多重硬件保护。
安全联锁:高压输出插座设有保护门;仪器具备接地检测功能,未可靠接地时禁止升压,保障人身安全。
紧急措施:面板设有醒目的紧急停机按钮,突发情况下可瞬间切断高压输出。
安全警告:所有高压端口和接线均有明确标识和防触碰设计,说明书对安全操作规程进行了详尽强调。
四、 主要技术参数一览表
序号 项目 技术参数与规格
1 使用条件 环境温度:-15℃ ~ 40℃;相对湿度:< 80%
2 抗干扰原理 异频变频法,数字陷波技术
3 工作电源 AC 220V ±10%, 50/60Hz,兼容发电机供电
4 高压输出 电压范围:0.5kV ~ 10kV 连续可调,步进0.1kV
输出精度 ±2%
最大输出电流 200mA
输出容量 2000VA
5 自激电源输出 AC 0V ~ 50V, 最大电流15A,用于CVT自激法测量
6 测量分辨率 tanδ: 0.001%; Cx: 0.001pF
7 基本测量精度 △tgδ: ±(读数×1.0% + 0.040%)
△Cx: ±(读数×1.0% + 1.00pF)
8 测量范围 tanδ: 无限制
Cx 15pF < Cx < 300nF
10kV时,Cx < 40nF
5kV时,Cx < 150nF
1kV时,Cx < 300nF
CVT测试 Cx < 300nF
9 外型尺寸与重量 主机:350(L)×270(W)×270(H) mm,约22.75kg
附件箱:350(L)×270(W)×160(H) mm,约5.25kg
10 数据存储 内部存储200组,支持U盘扩展存储与导出
五、 典型应用领域与测试接线指南
本仪器广泛应用于以下领域的高压电气设备绝缘性能检测:
电力系统:发电厂、变电站的变压器、电流互感器(CT)、电压互感器(PT)、高压套管、耦合电容器、避雷器、电力电缆等的预防性试验和交接试验。
电器制造:高压电器生产厂家的出厂检验和研发测试。
绝缘材料:绝缘油、绝缘纸、薄膜、复合绝缘子等材料的介电性能研究。
科研教学:高等院校和科研机构进行高电压与绝缘技术相关研究。
常用设备参考接线方法(概要):
变压器绕组间及对地介损:根据绕组接地情况选择正接法或反接法,测试电压通常为10kV。
电容式电压互感器(CVT):使用自激法,通过仪器自激电源线连接CVT的二次绕组,直接测量C1、C2的介损和电容量,安全高效,无需拆高压线。
高压套管:测量芯棒对末屏(正接法,需解开末屏接地)或芯棒对末屏及地(反接法)。
电流/电压互感器:根据一次侧、二次侧及接地的不同组合,选用正接或反接法。
绝缘油检测:需配合专用绝缘油杯及温控装置,采用正接法进行测量。
标准器校验:可作为高精度标准对标准电容器或介损器进行校验。
六、 结论
全自动异频电桥介损测试仪代表了当今高压绝缘介质损耗测量技术的先进水平。它将严谨的国家与行业标准要求,通过异频抗干扰、全自动电桥平衡、智能化人机交互和多重安全防护等核心技术,完美地转化为一款稳定、精确、安全且易于操作的实用化仪器。
该仪器不仅极大地提升了现场测试的工作效率和数据可靠性,为电力设备的绝缘状态评估提供了科学、准确的决策依据,而且是保障电网安全、稳定、经济运行的重要技术装备。对于从事高压电气设备试验、维护、制造和研究的任何单位和个人而言,配备这样一台高性能的全自动异频电桥介损测试仪,都是提升技术能力、保障工作质量、遵循标准规范的明智选择。
介电常数介质损耗试验仪是评估绝缘材料电气性能的关键设备,核心应用领域包括:
核心应用领域
- 电力设备与绝缘材料:测试变压器油、电缆绝缘层、高压绝缘子等材料的介电性能,评估绝缘老化和击穿风险,保障电网安全。
- 电子与电器制造:用于电容器、集成电路基板、高频电路组件等电子元器件的材料选型和质量控制,确保产品性能和可靠性。
- 材料科学研究:研究聚合物、陶瓷、复合材料等新材料的极化行为和电性能,为新材料研发提供实验依据。
- 通信与航空航天:优化微波基板、天线材料等射频材料的介电性能,确保信号传输效率和设备稳定性;评估航空复合材料、雷达罩等在极端环境下的介电稳定性。
- 化工与石油行业:检测有机溶剂、聚合物溶液的介电常数,用于优化涂料、油品绝缘等级及工业过程控制。
