TD2690B 介質損耗測試儀使用說明

一、概述

    TD2690B抗干擾介質損耗測試儀一種先進的測量介質損耗（tgδ）和電容容量（Cx）的儀器，用于工頻高壓下，測量各種絕緣材料、絕緣套管、電力電纜、電容器、互感器、變壓器等高壓設備的介質損耗，（tgδ）和電容容量（Cx）它淘汰了 QS 高壓電橋，具有操作簡單、中文顯示、打印、使用方便、無需換算、自帶高壓、抗干擾能力強、測試時間（在國內同類產品中速度*快）等特點。體積小、重量輕是我廠的**代抗干擾介質損耗測試儀。

二、技術指標

1、環境溫度：0 ～40℃（液晶屏應避免長時日照）
2、相對濕度：30%～70%
3、供電電源：電壓：220V±10%、頻率：50±1Hz
4、外形尺寸：長×寬×高 500mm×300mm×400mm
5、重量：約18Kg
6、輸出功率：0.6KVA
7、顯示分辯率：3位、4位（內部全是6位）
8、測量范圍及輸出電壓選擇：
    介質損耗（tgδ）：±0.00～±999%
    試品電容容量（Cx）和加載電壓：
    2.5KV檔:≤300nF(300000pF) 3KV檔:≤200nF(200000pF)
    5KV檔:≤76nF(76000pF) 7.5KV檔:≤34nF(34000pF)
    10KV檔:≤20nF(20000pF)
9、基本測量誤差：
    介質損耗（tgδ）：1%±7個字(加載電流20uA～500mA)
    介質損耗（tgδ）：2%±9個字(加載電流5uA～20uA)
    電容容量(Cx)：1.5%±1.5pF

三、結構

    儀器為升壓與測量一體化結構，輸出電壓2.5KV—10KV五檔可調，以適應各種需要，在測量時無需任何外部設備，接線與QS 電橋相似，但比其方便。
圖一為儀器操作面板圖，圖二為儀器接線端面圖。 
    1、顯示窗——液晶顯示屏。 2、起動燈——指示高壓輸出。
    3、警示燈——操作時提示。
    4、操作鍵盤——選擇快測、起動、停止、打印等操作。
    5、打印機——打印測試結果。
    6、電壓選擇開關——測量時選擇相應試驗電壓。
    7、電源插座——保險絲用5A。 8、電源開關——電源通斷。
    9、接地端子——使用前，必須將該 端子可靠接地。
    ★10、測量電源輸入端 I x——有兩個出線頭，紅色測試鉗為中心頭（有Cx標記）應與被試品一端相接，黑色小鍔魚夾為屏蔽頭（有E標記）是儀器內部高壓輸出一個參考端，在正接法測量時應接地，在反接法測量時應浮空，外接法參見“外接高壓法”。
    ★11、標準電流輸入端 I N——僅當外接標準電容器進行測量時才用，該 端應與外接標準電容器一端相連。I N 必須小于100mA！
    12、測量高壓輸出端UH——黃色測試鉗為出線頭（有UH 標記），與被試品一端相連。

四、工作原理

    儀器測量線路包括一路標準回路和一路測試回路，如圖三所示。
    標準回路由內置高穩定度標準電容器與標準電阻網絡組成，由計算機實時采集標準回路電流與測試回路的電流幅值及其相位差，并由之算出被測試品的電容容值（Cx）和其介質損耗（tgδ）。
    數據采集電路全部采用高穩定度器件，采集板和采集計算機被鐵盒完全浮空屏蔽，儀器的外殼接地屏蔽，另外使用了光導數據，浮空地、大面積地、單點地、數字濾波等抗干擾技術，加之計算機對數百個電網周期的數據進行處理，故測量結果穩定、**、可靠。
    由圖三可見，儀器高壓變壓器的高壓側和測量線路都是浮地的，用戶可根據不同的測量對象和測量需要，靈活的采用多種接線方式， 如采用“正接線法”進行測量時，可將“E”點接地，而當采用“反接線法”進行測量時，可將“UH”點接地，而將E點浮空。
    圖中除測試品Cx外，其余為本儀器，細線框內部分對儀器外殼能承受15KV工頻高壓5分鐘，額定耐壓10KV，儀器內附標準電容CN，名義值為50PF，tgδ≤0.0001,耐壓10KV高壓變壓器額定輸出功率為1KVA.
    ★“E”點為儀器的內屏蔽與測量電纜的屏蔽層相連，不是大地與儀器的外殼也不連通?。?！

五、使用方法

★★★**操作注意事項
    1、使用時必須將儀器的接地端子可靠的接地。
    2、只有關閉儀器電源，試驗電壓選擇開關置于“關”位置時，接觸儀器的后部及其測量線纜與被試品才被認為是**的。
    3、儀器在測量時，嚴禁操作“試驗電壓”選擇開關。
    4、正接線法UH端為高電壓，反接線法 I X 端為高電壓，使用時必須根據實際情況將帶高電壓的線纜與地保持足夠的距離。
    5、不得更換不符合面板指示值的保險絲管，（內部一只保險絲為：0.5A）
    6、使用時盡可能用廠家隨儀器提供的線纜以確保測量精度。
    7、操作鍵盤 
    備用——不用 。 快測——快速測量，無抗干擾功能。
    抗擾——抗干擾測量。 正接——正接法測量。
    反接——反接法測量。 起動——起動高壓，開始測量。
    打印——在測試結果出來后，打印測試數據。
    外接——外接法測量，也用來選擇外接標準電容的容量。
    停止——可以在測試過程中，中斷測量。
    測試前先用“試驗電壓”開關選取好輸出電壓，然后用“操作鍵盤”選擇好測試方式。儀器首先自檢（顯示屏、光電通訊、內存、操作鍵、數模轉換、電網頻率），自檢通過后，進入主目錄，這時按屏幕提示即可完成測試。
    進入測量狀態后，用戶隨時可用“停止”鍵退出測量狀態。
    做正、反接法測量時無須人工干預。
    ★做外接方式測量時，中途會顯示“請關閉外接高壓！”并停一下，等候人工將外加高壓關閉，關閉外高壓后，（必須關閉外加高壓），再按一次“起動”鍵才能完成測試。
    ★如果外高壓未關閉，則測試結果不真實！
    ★★★外接標準電容的容量選擇：
    “外接方式”時，每按一次“外接”鍵，則顯示的外接標準電容容量“XXXXpF”將改變，共八種容量供選擇（★*后一種為廠家調試用，用戶使用則無效。）：
    50pF、 100pF、 150pF、 200pF、500pF、1000pF、 XXXpF、XXXpF。
    應選擇與外接標準電容容量相等的容量，如果使用外接電容容量特殊，可請生產廠家將該電容容量輸入儀器中。如果選擇的外接標準電容與實際不相等，則測量結果會受影響。
        反接線法：（接線如圖五所示） 
    通電前，先將“試驗電壓”開關置于“關”位置，將U H端子接地，將I X的芯線（有C X標記）接至被試品CX的高壓端。
    通電后，按“反接”鍵，選好反接線方式：用“試驗電壓”開關選好電壓：然后按“啟動”鍵開始測試。
    ★★★特別注意：屏蔽“E”與 I X電位接近，可接至被試品高壓端的屏蔽或者懸空，**不能接地?。?！

    外接高壓法：（接線圖如六所示）
    CB為外接標準電容，CX為被試品。當被試品要求試驗電壓大于10KV時，可以外接高壓進行測量，即不使用儀器內部高壓變壓器，而外接一臺高壓裝置進行測量。

    ★★★注意：外接高壓法進行測量時，“試驗電壓”開關必須置于“關”位置！！。
    ★★★外接高壓法時:應外接標準電容器CB，不許使用儀器內標準電容器！
通電后，多次按“外接”鍵，選好外接線方式以及外接的標準電容容量，必須將“試驗電壓”開關置于“關”位置！調整好外接電壓，然后按“啟動”鍵開始測試。
    BC2690B為中文液晶顯示，有中文漢字提示各類測試信息。當測試完成后，按“打印”鍵，打印測試結果。

六、保管免費及免費修理期限

    儀器應在原廠包裝條件下，于室內貯存，其環境溫度為0—40℃相對濕度為30%—70%，且在空氣中不應含有足以引起腐蝕的有害物質。儀器從冷環境突然到熱環境中時，可能有結露，應等到結露消失后使用。每年應打開儀器，消除由于野外環境作業產生的灰塵，特別是內部標準電容處的灰塵。
    儀器和附件自制造廠發貨日期起18個月內，當用戶在完全遵守制造廠使用說明書所規定的保管，使用條件下，發現產品制造質量**或不正常工作時，制造廠家給予修理或更換。

七、儀器成套性

1、介質損耗測試儀 壹臺 2、專用測試線 壹套
3、保險絲(5A) 肆只 (0.5A) 貳只 4、說明書 壹份

附錄：抗干擾探討

（一）干擾

    以電容試品為例，當工頻電壓加在電容上時，其上流過兩個電流(圖A)：容性電流I C和阻性電流I r,合成為試品電流I X。I C和I r形成的夾角δ即為介質損耗角。當干抗電流Ig 流入試品時，與I X 合成為Ig X，I X與IgX之間的夾角β是由于干擾電流Ig形成的。測量到的電流IgX與UC的夾角是β+δ與介質角δ相差很大。

（二）方法

    目前，抗干擾介質損耗儀通常采用的干擾方法主要有幾種：
    1、移相法
    方法是將加到試品上的測試電壓Ur 移相，使UC與Ig同相位（U r 與UC 恒定相差90度），從（圖B）中可見，測量到的電流IgX與有效的I X 相差不大（當干擾電流較小時），如果能再反Ig方向將U C 移相一次，兩次數據合成即能準確地找到介損角δ（即使干擾電流較大）。

    2、變頻法
    現場測量時通常使用工頻電源，而現場干擾主要也是工頻，同頻率的電源相互疊加形成干擾，去除無用的干擾而保留有用測試電流是非常困難的，用非工頻電源進行測量，則工頻電源的干擾電流與測試電流由于頻率不同，是很容易區分開的。比如，將所含有干擾混合信號的前10ms信號，與后10ms信號相加，就去除了工頻干擾，而測量信號不是50Hz所以得以保留。

    3、波形分析法

    計算機的運用，使大量的工程分析計算變得方便，通過對現場干擾的大量采集分析，結合測量到的波形，運用高等數學理論，巧妙地去除干擾，也同樣達到目的。甚至去除一、三、五次諧波也很方便。

（三）要求

    工程測量介質損耗，通常要求能分辨出0.1%介質值是不過分的。
    介質損耗：tg(δ)=0.1%=0.001
    損耗角度;δ=0.057
    對應時間:T=δ/360×20ms=3.183μS

（四）比較

    干擾信號是由干擾源通過媒介施加到試品上，即使干擾源是恒定的，但傳輸媒介是空氣及其它絕緣體不是恒定介質（圖C 圖D），所以干擾電流Ig方向隨機變化的程度≥0.057不足為奇。要使測試電源隨時跟蹤Ig，而跟蹤角度誤差≤0.057°絕非易事，所以*終抗干擾雖然有效，但是測量精度不容易提高。

    運行的設備（試品）在工頻下運行，要求知道在工頻條件下的介質損耗。
    理論上：介質損耗=2πf RC，（f=50Hz）
    所以用非工頻的f′電源加在試品上所測得的介質損耗=2πf′R C，再由這一結果推算出2πf RC易如反掌。
    然而運行設備的等效 R，不是理想的電阻其中更多的是有級分子，其等效 R隨頻率f的變化而變化，所以盡管理論上介質損耗與頻率成正比，而實際介質損耗(2πfRC)不與頻率成正比。這給根據變頻2πf′RC推算工頻2πf RC造成了麻煩。
    為了減小這個非線性誤差，f′采用接近工頻的頻率，但過分接近等于沒有辨頻，這就是主要矛盾。好在大多數試品對頻率的敏感沒有那么強熱。所以變頻法抗干擾是比較成功的。
    產生一個有一定的功率，且又是正弦波的異頻電源有較大的難度。因為異頻電源波形的失真度對相角的影響很大，或者與實際工頻正弦波電源情況下所造成的介質損耗有誤差。
    為了去除接近 f′工頻干擾，變頻法不得不處理大量的數據，所以相對測量時間較長。

（五）BC2690B 處理干擾的方法

    測試電源采用工頻，使測量與實際上一樣，交錯分時測量干擾信號和綜合信號，將所有測到的信號都**地鎖定在與測試電源同步的0 相位上，再將干擾信號倒相與綜合信號疊加得到有效信號。
    在數字處理上，廣泛地采用數字與電子技術，剔除了相角相差1%的信號，剔除了數值較大的幾組信號，也剔除了數值較小的幾組信號，再將許多組值信號求平均值得出結果，而每組信號都是由許多測量信號與處理后的干擾信號構成的。在調試中所有數據都有以6位有效數字計算。為了提高測量速度，采用雙計算機和高速并行A/D轉換器處理信息，軟件全部用匯編完成。
    對于強干擾信號較**地測出其大小不難，儀器特別設計的高精度相位鎖定器能將其準確地定相，為完全消除干擾提供了便利，對于弱干擾信號粗略地測出其大小也是可以的，而相位鎖定器并不受測量信號的大小影響，仍然準確定相，弱干擾本對測量信號的影響就小，再粗略地去除其大部分，也可以認為去除了干擾。
    對于突發性干擾信號，儀器盡可能地將采樣的干擾數據廢除，或宣布測試失敗，以保證數據結果的可靠性。
    實驗數據：用工頻500V電壓加載50PF電容測量信號電流約8μA，無干擾時快速測量測得介損為0.08%，抗干擾測量測得介損為0.08%，用20000V工頻做干擾，距離被試品10厘米，快速測量測得介損為12.23%，抗干擾測量測得介損為0.09%。