变压器智能介质损耗测试仪

一、概说
介质损耗测试仪它淘汰了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。JSY—03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＝490mm×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）
１０ＫＶ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～２0μＡ）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，在测量时无需任何外部设备。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。
⑴ 显示窗————————液晶显示屏。
⑵ 试验电压选择开关———当开关置于“关"时，仪器无高压输出。
⑶ 操作键盘———————选择测量方式、起动、停止、打印等操作。
⑷ 电源插座——————— 保险丝用５Ａ。
⑸ 电源开关———————电源通断。
⑹ 起动灯————————指示高压输出。
⑺ 打印机————————打印测试结果。
★★★★⑻ 接地端子——————使用前，必须将该端子可靠接地！！！
★⑼ 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 试品一端相接，屏蔽头（黑色，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"。
★⑽ 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！！！
⑾ 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。

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“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！！！

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（★zui后一种为厂家调试用，用户使用则无效。）：
５0p F，１00pＦ，１50p F，200p F，５00p F，１000p F，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，可接至被试品高压端的屏蔽或者悬空，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，应等结露消失后再使用。每年应打开仪器，清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
（０.５Ａ） ２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（图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％介损值是不过分的。
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zui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）、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％。