JYA抗干扰介质损耗测试仪

、概说

JYK-A系列智能化介质损耗测试仪是一种先进的测量介质损耗（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QSI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，抗干扰能力强等优点。体积小、重量轻，是我厂的第三代智能化介质损耗测试仪。

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=4900mm×300mm×390mm

5、重量：约18kg

6、输出功率：1KVA

7、显示分辨率：4位

8、测量范围：

介质损耗（tgδ）：0-50％

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）

10 KV档：≤ 20nF（ 20000pF）

9、基本测量误差：

   介质损耗(tgδ)：1％±0.07％（加载电流20μA~500mA）正接

介质损耗(tgδ)：2％±0.09％（加载电流 5μA~ 20mA）反接

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，在测量对无需任何外部设备。接线与QSI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图。

(1) 显示窗———————液晶显示屏。

(2) 试验电压选择开关——当开关置于“关”时，仪器无高压输出。

(3) 操作键盘——————选择测量方式、起动、停止、打印等操作。

(4) 电源插座——————保险丝用5A。

(5) 电源开关——————电源通断。

(6) 起动灯———————指示高压输出。

(7) 打印机———————打印测试结果。

★★★★ (8) 接地端子——————使用前，必须将该端子可靠地接地！！！

★ (9) 测量电流输入端IX——有两个出线头，中心头（红色，有CX标记）应与被试品一端相连。IN必须小于100mA！！！

(10)标准电流输入端IN——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。IN必须小于100mA!!!

(11)测量高压输出端UH——只有一个大铁夹出线头（有UH标记），与被试品一端相接。

图一                          图二

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（tg）。

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*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，灵活地采用多种接线方式。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“U_H”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！！！

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IX端为高电压，使用时必须根据实际情况，将带高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准确度。

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。

打印————在测试结果出来后，打印测试数据。

反接————反接法测量。

起动————起动高压，开始测量。

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），再接一次“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“XXXXpE”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相等的容量。如果使用的外接电容容量特殊，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UH端子用线缆的大铁夹（有UH标记），接至被试品的高压端，将IX端子用另一根线缆的芯线线头（红色， 有CX标记）接被试品CX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“起动”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UH端子接地，将IX的芯线（有CX标记）接至被试品CX的。

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“起动”键开始测试。

★★★特别注意：屏蔽“E”与IX电位接近，可接至被试品高压的屏蔽或者悬空，不能接地！！！。

外接高压法：（接线如图六所示）

CB为外接标准电容，CX为被试品。

当被试品要求度验电压大于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，必须再将“试验电压”开关置于“关”位置！调整好外接电压，然后按“起动”键开始测试。

SXJS-IV型为中文液晶显示，有中文汉字提示各类测试信息。当测试完成后，可按“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℃相对温度为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，可能结露，应等结露消失后再使用。每年应打开仪器，消除由于野外作业产生的灰尘，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12个月内，当用户在*遵守制造厂使用说明书所规定的保管的使用条件下，发现产品制造质量不良或不能正常工作时，制造厂负责给予修理或更换。

七、仪器成套性

（1）介质损耗测试仪             1台

（2）测试线缆               2根

（3）保险丝（5A）               4只

（4）电源线                     1根

（5）使用说明书                 1份

（6）产品合格证                 1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（科A）：容性电流Ic和阻性电流Ir，合成为试品电流Ix。Ic和Ir形成的夹角δ即为介质损耗角。当干扰电流Ig流入试品时，与Ix合成为Igx，Ix与Igx之间的夹角β是由干扰电流Ig形成的。测量到的电流Igx与Uc的夹角是β+δ与阶损角δ相差很大。

（二）、方法

目前，智能介质损耗仪通常采用的抗干扰方法主要有种：

（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（Ur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Ix相差不大（当干扰电流较小时），如果能再反Ig方向将Uc移相一次，两次数据合成即能准确地找到阶损角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，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％介损值是不过分的。

介质损耗：tg（δ）=0.1％=0.001

损耗角度：δ=0.057⁰

对应时间：T=δ/360⁰×20mS=3.183μS

（四）、比较

干扰信号是由干扰源通过媒介放加到试品上，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），所以干扰电源Ig方向随机变化的程度≥0.057⁰不足为奇。要使测试电源随时跟踪Ig，而跟踪角度误差≤0.057⁰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=2πfRC，（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’RC，再由这一结果推算出2πfRC易如反掌。

然而运行设备的等效R，不是理想的电阻，其中更多的是有极分子，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2πfRC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变频，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烈。所以变频法抗开扰是比较成功的。

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）、SXJS-IV处理干扰的方法

测试电源采用工频，使测量与实际一样。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也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，再将许多组中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*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，弱干扰本来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电压回载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％。