在電力系統(tǒng)中，準確評估電氣設(shè)備的絕緣性能至關(guān)重要。介損測試儀作為一種專業(yè)的檢測儀器，能夠精準測量高壓電力設(shè)備的介損正切值及電容量，為判斷設(shè)備絕緣狀況提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。了解介損測試儀的工作原理及使用過程中的注意事項，對于保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
一、工作原理
1.1 基本原理
在交流電壓作用下，電介質(zhì)會消耗部分電能并轉(zhuǎn)化為熱能，這就是電介質(zhì)損耗。當給電介質(zhì)施加交流電壓時，電壓與電流之間存在相角差 Ψ，Ψ 的余角 δ 被稱為介質(zhì)損耗角，而 δ 的正切值 tgδ 則是衡量電介質(zhì)損耗的重要參數(shù)。
介損測試儀的測量線路一般包含標準回路（Cn）和被試回路（Cx）。標準回路由內(nèi)置高穩(wěn)定度標準電容器與測量線路組成，被試回路由被試品和測量線路構(gòu)成。測量線路由取樣電阻、前置放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器組成。通過測量電路分別獲取標準回路電流與被試回路電流的幅值及其相位等信息，再借助單片機采用數(shù)字化實時采集方法，經(jīng)過矢量運算得出試品的電容值和介質(zhì)損耗正切值。
1.2 測量電路工作流程
啟動測量后，高壓設(shè)定值會傳送到變頻電源。變頻電源運用 PID 算法，將輸出緩慢調(diào)整至設(shè)定值。測量電路把實測高壓反饋給變頻電源，通過微調(diào)低壓，實現(xiàn)準確的高壓輸出。根據(jù)正 / 反接線設(shè)置，測量電路能依據(jù)試驗電流自動選擇輸入并切換量程。測量電路采用傅立葉變換技術(shù)濾除干擾，分離出信號基波，然后對標準電流和試品電流進行矢量運算，通過幅值計算電容量，利用角差計算 tgδ。為保證測量結(jié)果的準確性，會反復進行多次測量，最終經(jīng)過排序選擇一個中間結(jié)果。測量結(jié)束后，測量電路發(fā)出降壓指令，變頻電源緩速降壓至 0。
1.3 正接線與反接線原理
按被測試品是否接地，介損測試儀存在正接線測量方式和反接線測量方式兩種。
在正接線測量方式中，Cx 為非接地試品。高壓電源的 10kV 側(cè)，一路連接機內(nèi)標準電容 CN（該電容介損極小，可視為純?nèi)菪噪娏?，其電?ICN 作為容性電流基準）；另一路連接被試品 Cx，試品電流 Icx 從試品末端進入采樣電阻 R，從而得到全電流值。在這種接線方式下，橋體 E 端接地，在需要屏蔽的場合，E 端也可用于屏蔽，此時橋體處于地電位，R3、C4 可安全調(diào)節(jié)，各種介損測試儀器正接線接線方法基本一致。
反接線測量方式中，Cx 為接地試品。機內(nèi) Cx 端直接接地，電流 Icx 從試品高壓端進入機內(nèi)采樣電阻以取得全電流值。在此方式下，橋體處于高電位，R3、C4 需通過絕緣桿調(diào)節(jié)，且儀器內(nèi)部高低壓之間要做好絕緣防護措施。
1.4 變頻法抗干擾原理
在實際測量過程中，介損測量易受到感應(yīng)電場產(chǎn)生的工頻電流干擾。為解決這一問題，介損測試儀采用變頻測量技術(shù)。儀器對流過標準電容的電流 In 和被試品的電流 Ix 進行實時同步采樣，得到兩組包含干擾及信號源的混合信號。然后運用快速傅立葉變換算法，將混合信號中信號源的信號（如 55Hz 信號）與干擾源（如 50Hz 信號）信號分離。由于介損值與試驗頻率相關(guān)，為更好地與 50Hz 下的介損值等效，通常儀器分別采用 50Hz±5Hz 進行兩次測量，再取平均值得到等效 50Hz 的介損值。通過這種方式，從根本上解決了強電場干擾下準確測量的難題。
二、使用注意事項
2.1 安全操作
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停電作業(yè)：介損測試儀只能在停電的設(shè)備上使用，嚴禁在帶電設(shè)備上操作，以避免觸電事故。同時，儀器的接地端應(yīng)可靠連接到接地網(wǎng)，確保良好的接地保護。
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高壓防護：儀器自帶有升壓裝置，在使用過程中要特別注意高壓引線的絕緣情況，高壓引線需遠離人體，防止人員觸電。操作人員應(yīng)穿戴絕緣手套、絕緣鞋，并站在絕緣墊上，確保自身安全。測試區(qū)域需設(shè)置警示標識，禁止非操作人員進入。
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緊急情況處理：測試過程中如遇到危及安全的特殊情況，如設(shè)備冒煙、起火或人員觸電等，應(yīng)立即緊急關(guān)閉總電源，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，并及時報告相關(guān)人員。
2.2 設(shè)備與環(huán)境
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設(shè)備狀態(tài)檢查：在對被試設(shè)備進行測試前，需將被試設(shè)備從運行狀態(tài)斷開高壓引線轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，并對其進行清掃。同時，要對被試設(shè)備進行初步絕緣試驗，確保絕緣良好后，方可使用介損測試儀進行試驗。這樣可防止因被試設(shè)備絕緣低劣，在加壓過程中損壞儀器。
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接線方式選擇：根據(jù)設(shè)備的安裝情況，合理確定采用正接線還是反接線方式，并在儀器相應(yīng)的菜單選項中正確選擇接線方法。錯誤的接線方式可能導致測量結(jié)果不準確，甚至損壞儀器。
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測試電壓選擇：依據(jù)不同設(shè)備的耐壓等級，正確選擇測試電壓等級，并在儀器菜單選項中選擇所需電壓。過高的測試電壓可能會對被試設(shè)備造成損壞，而過低的電壓則可能無法準確測量設(shè)備的介損值。
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環(huán)境條件：儀器應(yīng)盡量選擇在寬敞、安全可靠的地方使用。同時，要注意環(huán)境的溫濕度和電磁環(huán)境。一般來說，環(huán)境溫度應(yīng)在 0 - 40℃，濕度≤80% RH，避免濕度過高引發(fā)爬電現(xiàn)象。此外，要遠離強電磁干擾源，如變頻器、大功率電機等，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性。
2.3 儀器操作與維護
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操作規(guī)范：在進行測量前，需確認測試線無破損、絕緣層無老化，電極表面清潔無氧化。若儀器報警（如 “過流”“超壓” 等），應(yīng)立即停止測試并查明原因。在測試過程中，嚴禁觸碰高壓端或測試線裸露部分，設(shè)備完全放電后方可操作試樣。
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電源要求：儀器輸入電壓為 AC220V±10%，50Hz，應(yīng)避免電壓波動過大損壞設(shè)備。若使用發(fā)電機供電，發(fā)電機本體接地，輸出零線也需接地，否則儀器可能會提示接地錯誤。
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重復測量：斷開面板上電源開關(guān)，并明顯斷開 220V 試驗電源后，才能進行接線更改或結(jié)束工作。重復對同一試驗設(shè)備進行復測時，可按下復位后重新測量，也可在上一次測試完成后選擇重復進行。
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測量精度保證：為保證測量精度，特別是當小電容量試品損耗較小時，一定要確保被試設(shè)備低壓端（或二次端）絕緣良好，盡量在相對濕度較小的環(huán)境中測量。在進行大電容試品實驗時，儀器的接地與被試品接地不應(yīng)在同一接地點，以防接地放電時反擊電壓或者流動波影響儀器的安全。
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維護與保養(yǎng)：儀器應(yīng)注意防潮，避免劇烈震動。日常使用后，需用干布擦拭機身，禁止使用腐蝕性溶劑。定期由計量機構(gòu)對儀器進行校準，一般每 12 個月校準一次，重點校驗電壓精度和漏電流測量誤差。對于高壓線、保險管等易損件，需使用原廠配件進行更換，禁止使用非標配件。
