QS37薄膜/絕緣紙工頻介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測試儀成套設(shè)備說明

QS37型高壓電容電橋

使用說明書

北京中航時代儀器設(shè)備有限公司

1.概  述                                                            

   QS37型高壓電橋主要用于測量高壓工業(yè)絕緣材料的介質(zhì)損失角的正切值及電容量。其采用了西林電橋的經(jīng)典線路。主要可以測量電容器，互感器，變壓器，各種電工油及各種固體絕緣材料在工頻高壓下的介質(zhì)損耗( tgd)和電容量( Cx)以，其測量線路采用“正接法”即測量對地絕緣的試品。本電橋特別適應(yīng)測量各類絕緣油和絕緣材料的介損（tgd）及介電常數(shù)（ε）。

2.技術(shù)指標(biāo)

2.1  測量范圍及誤差

2.2  電橋測量靈敏度

    電橋在使用過程中，靈敏度直接影響電橋平衡的分辨程度，為保證測量準(zhǔn)確度，

希望電橋靈敏度達到一定的水平。通常情況下電橋靈敏度與測量電壓、標(biāo)準(zhǔn)電容量

成正比。

    在下面的計算公式中，用戶可根據(jù)實際使用情況估算出電橋靈敏度水平，在這

個水平上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)的微小變化都能夠反應(yīng)出來。

          DC/C或Dtgd=Ig/U_wCn(1+Rg/R₄+Cn/Cx)   

         式中：Ｕ為測量電壓                     伏特（Ｖ）

ω為角頻率 2pf=314(50Hz)                            

          Ｃｎ標(biāo)準(zhǔn)電容器容量                    皮法（pＦ）

          Ｉｇ通用指另儀的電流5×10^-10           安培（Ａ）

          Ｒｇ平衡指另儀內(nèi)阻約1500              歐姆（W）

          Ｒ₄橋臂R₄電阻值3183                  歐姆（W）

          Ｃｘ被測試品電容值                    皮法（ｐF）

2.3 工作電壓說明

    本電橋原理上雖然不受實驗電壓的限制，但在實際使用中，高電壓往往受副橋防護電壓和橋臂功率以及標(biāo)準(zhǔn)電容的工作電壓的限制，低電壓又要受到測量靈敏度的限制。在使用中，本電橋橋頂A，B對V點的電壓高不超過11V（見圖2）R3橋臂各盤的電流不超過下列規(guī)定：

          10X1kW            Imax£15mA

          10X100W           Imax£120mA

          10X10W            Imax£150mA

用戶在使用前應(yīng)注意以上的問題。如不清楚，可根據(jù)實驗電壓及標(biāo)準(zhǔn)電容量，按以下公式來計算出大概的工作電流。I=ωV C

2.4 電容量及介損顯示精度：

    電容量： ±0.5%  Cx±3pF  

    介  損： ±0.5％tgd±1×10^-4

2.5 輔橋的技術(shù)特性：

    工作電壓±12V，50Hz

    輸入阻抗>10¹²　W

    輸出阻抗>0.6 W

    放大倍數(shù)>0.99

    不失真跟蹤電壓  0～12V（有效值）

2.6 指另裝置的技術(shù)特性：

    工作電壓±12V

    在50Hz時電壓靈敏度不低于1×10^-6V／格， 電流靈敏度不低于2X10^-9A／格

    二次諧波  減不小于25db

三次諧波  減不小于50db

3.1電橋外形圖

3.2電橋結(jié)構(gòu)介紹

QS37型高壓電橋外形見圖（１）所示。橋體部分為提高抗外部電磁場的干擾，結(jié)構(gòu)上采用雙屏蔽，主體由Ｃｘ，Ｃｎ，Ｒ_３，Ｒ_４及Ｃ_４組成。QS37型高壓電橋由Ｒ_３，Ｒ_４和Ｃ４兩橋臂組成半橋，另外半橋由Ｃｘ，Ｃｎ兩橋臂通過雙屏蔽電纜線與Ｒ_３，Ｒ_４和Ｃ_４連接，組成完整的西林電橋。電橋通過在頂橋A、B之間產(chǎn)生的不平衡電壓，并在指另儀的μA表上觀察電橋平衡情況。為了消除寄生參數(shù)，提高測量精度，本電橋采用等電位方法來消除寄生參數(shù)對主橋影響。這一部分輔與指另儀在本電橋中，已和主橋體有機的結(jié)合為一體。

3.3 特點

①輔橋自動平衡，簡化操作過程。

②橋體具有雙層屏蔽，抗干擾能力強。

③電橋所用轉(zhuǎn)換開關(guān)，均采用輕壓力開關(guān)，具有分檔清淅、手感好、接觸性

能良好、摩擦小、使用壽命長、全封閉不用清洗等優(yōu)點。

④電橋采用的一切外部插頭，插座，均能與國外高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器通用。

⑤為使電橋在實際使用中處于安全工作狀態(tài)在橋頂Ａ，Ｂ與地之間各有一個

放電管，起輝電壓為交流６０Ｖ左右。

3.4橋體的組成

    電橋各臂的組成

    臂：由被測對象Ｃｘ組成Ｚ₁。

    第二臂：由高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器Ｃｎ組成Ｚ₂。

    第三臂：由十進電阻器１０×（１０００＋１００＋１０＋１＋０．１）歐姆

和滑線電阻（０－0.13）歐姆組成Ｚ₃。

    第四臂：由十進電容臂１０×（０.１＋０.０１＋０．００１＋０．０００１）

Ｕ_Ｆ和可變電容器１００ｐＦ組成Ｃ_４再與電組Ｒ_４并聯(lián)組成Ｚ_４。

4.電橋工作原理

QS37型高壓電橋采用典型的西林電橋線路。結(jié)構(gòu)采用了雙層屏蔽。并通過輔橋的輔助平衡，消除寄生參數(shù)對電橋平衡的影響。輔橋由電位自動電位跟蹤器與內(nèi)層屏蔽（Ｓ）組成。自動電位跟蹤器由電子元器件組成。它在橋頂Ｂ處取一輸入電壓，通過放大后，在內(nèi)屏蔽（Ｓ）產(chǎn)生一個與Ｂ電位相等的電壓。當(dāng)電橋平衡時，Ａ，Ｂ，Ｓ三點電位必然相等，從而達到自動跟蹤的目的,見圖2。本電橋在平衡過程中，輔橋采用自動電位跟蹤，在主橋平衡過程的同時，輔橋也自動跟蹤始終處于平衡的狀態(tài)，用戶只要對主橋平衡進行操作就能得到可靠的所需數(shù)據(jù)。同時也有效地抑制了電壓波動對平所帶來的影響。在指另部分，采用了指針式電表指示，視覺直觀，分辨清楚，克服了以往振動式檢流計的缺點。

4.1 測試原理及公式推導(dǎo)：

    本裝置所得測試結(jié)果，是基于電橋處于平衡的基礎(chǔ)上得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)電橋處于來平衡狀態(tài)時（橋頂Ａ，Ｂ處于電位不相等）指另儀上就有電流指示。其表達式為：Ｉg={(Ｚ₂Ｚ₃-Ｚ₁Ｚ₄)／[Ｚg(Ｚ₁+Ｚ₂)+Ｚ₁Ｚ₂(Ｚ₃+Ｚ₄)Ｚ₃Ｚ₄(Ｚ₁+Ｚ₂)}Ｕ

式中： Ｕ為施加在橋體上的測量電壓

       Ｚ₁,Ｚ₂,Ｚ₃,Ｚ₄分別為橋體四個橋臂的組抗。

       Ｚｇ為指另儀的輸入阻抗。

要使電橋平衡（Ｉｇ）就必使表達式中的Ｚ₂Ｚ₃－Ｚ₁Ｚ₄=０，而以上阻抗又可通過換算，后得出以下結(jié)論：

       Ｃｘ＝Ｒ_４×Ｃｎ／Ｒ_３

       tgd = ω· Ｒ_４· Ｃ_４

為方便用戶讀數(shù)實際電橋中tgd的數(shù)據(jù)為直讀

在10K/π為C4直讀、1K/π為C4乘以0.1

我們采取相對固定Ｒ_４電阻，分別調(diào)節(jié)Ｒ_３和Ｃ_４使橋路平衡，從而測得試品

的電容值Ｃｘ和介質(zhì)損耗ｔｇ。本電橋為了直讀出損耗值，取電阻Ｒ_４的阻值為角

頻率（ｆ＝５０Ｈｚ）若干倍。

4.2 公式說明

a．頻率對介質(zhì)損耗正公式：

        本電橋額定的工作頻率ｆ＝５０Ｈｚ，在實際工作頻率偏離額定頻率時可

用修正式進行修正：

        ｔｇ＝ｆ'·tgd／f

   式中:ｆ為額定工作頻率（ｆ＝５０Ｈｚ）

        ｆ'為實際工作頻率

        tgd  為電橋測得損耗值

        tgd  為被測試品介質(zhì)耗角正切的實際值 

b．電容值Ｃｘ的測量

             Ｃｘ＝Ｒ_４Ｃｎ／（Ｒ_３＋Ｒ_０）

                    Ｃｘ  被測電容值

              Ｒ_４，Ｃｎ  為電橋固有值  

                    Ｒ_３  為橋讀數(shù)值  

              Ｒ_０為Ｒ_３橋臂上零電阻  

上式中可知Ｒ_３電阻越大，Ｒ_０對測量誤差影響越小。

C.將平整干凈的試樣放入上、下電極之間，試樣應(yīng)覆蓋整個測量電極表面，在高壓電橋上測量并記錄此時的電容C_X和損耗角tgδ，此時tgδ為直讀值。ε_r以下式計算：

ε_r=C_X*h/(0.08854*A)

式中:

C_X---實測電容值(pF)

h----試樣總厚度(cm)

A(電極有效面積)-----π(d+0.2) ²/4(cm) ²

5.裝置的成套性

①ＱＳ37型高壓電橋                                      1套

②FY108型電位自動跟蹤器                                 1臺

③AZ21b型指零儀                                         1臺

④雙屏蔽測量電纜                                         2根

⑤轉(zhuǎn)換接線盒                                             1只

⑥電源線                                                 1根

⑦使用說明書                                             1份

6.安全操作規(guī)程

①本儀器必須由專人負責(zé)保管，使用，非專職操作者應(yīng)在使用前了解和熟悉

本說明書，以免造成不必要的損失和事故。

②每次使用前應(yīng)仔細檢查接地線是否完好，確保以后方可通電使用。

③接通電源前應(yīng)將靈敏度開關(guān)調(diào)到低位置。

④測量試品前應(yīng)先對試品進行高壓試驗，證明在電橋工作電壓下無噪聲，電離等現(xiàn)象出現(xiàn)，然后才能進行測試（若試品已做過高壓試驗，該項可不必每次測量都做）。

⑤對試品施加高壓時緩慢升高，不可以加突變電壓。

⑥測試時操作人員必須集中思想，工作前做好一切準(zhǔn)備工作，測試地點周圍

應(yīng)有明顯的標(biāo)記或金屬屏蔽圍成高壓危險區(qū)，以防止非操作人員闖入。

⑦在測量過程中，如有放電管發(fā)光時，則必須及時切斷電源，仔細檢查接線

及試品都無擊穿，待檢查排除故障后，再進行高壓測量工作。

7.操作方法

7.1測試前的準(zhǔn)備工作

①按圖（3）所示，連接標(biāo)準(zhǔn)電容Ｃｎ與被測電容Ｃｘ，并且將標(biāo)準(zhǔn)電容與被測電容盡可能遠離，以防止互相之間干擾。如選用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容器，只需連接被測試品即可。

②檢查周圍是否有強電磁場干擾，應(yīng)盡量避免。

③檢查大地線是否牢靠，以保證操作人員的安全，應(yīng)檢查電橋上的（⊥）與大

地是否接觸良好。

④檢查電橋的靈敏度開關(guān)是否已回另位。

⑤檢查試品的絕緣強度，應(yīng)符合大于２Ｕ＋１的標(biāo)準(zhǔn)。

⑥對試品施加試驗電壓（按部標(biāo)或所規(guī)定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行）。

7.2試品的測試

①在不知道被測試品的大概容量及損耗時，可先施加少許的電壓，找到粗平衡

點后，再把工作電壓升到所需的值，然后再尋找細平衡點。

②在測量時，靈敏度開關(guān)是按從小到大的規(guī)律來調(diào)節(jié)的。

③在測量時，Ｒ_３開關(guān)時按從左至右的規(guī)律來調(diào)節(jié)的。 

④在測量時，Ｃ_４開關(guān)時按從右至左的規(guī)律來調(diào)節(jié)的。

⑤整個測量步絮：首先檢查接線無誤后，方可通電試驗。第二升起試驗電壓，并調(diào)節(jié)靈敏度開關(guān)，使Ｕ_Ａ表頭有明顯的指示。此時表明電橋沒有平衡。第三調(diào)節(jié)Ｒ_３開關(guān)，順序從左至右。這時通過觀察表頭來觀察電橋的平衡狀況。如表頭已回另，可再加大靈敏度。應(yīng)總保持能明顯地觀察到調(diào)節(jié)Ｒ_３時，電橋的平衡狀況。第四在某一點上用戶會發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)Ｒ_３已無法使表頭再回到另位。這時可調(diào)節(jié)Ｃ_４開關(guān)，順序時從右至左，把表頭指針調(diào)節(jié)到小位。第五用戶在調(diào)節(jié)Ｃ_４到某一點時又會發(fā)現(xiàn)無法將指針調(diào)回另位。這時又要去調(diào)節(jié)Ｒ_３開關(guān)，調(diào)節(jié)的位數(shù)是上一次調(diào)節(jié)Ｒ３的后位，然后又會出現(xiàn)第四點時的問題，又必須要調(diào)節(jié)Ｃ_４開關(guān)．．．就這樣來回往復(fù)地調(diào)節(jié)Ｒ_３和Ｃ_４兩組開關(guān)，直至靈敏度開關(guān)大時，并指針回另（或指另儀指示到小）。表明電橋已達到平衡。

⑥測量完畢后或在暫停測量時，應(yīng)將另儀的靈敏度開關(guān)降至“０”，再將測量電壓降至另并切斷電源開關(guān)，根據(jù)計算公式，算出被測試品的容量及介損值。 

8.護保管及免費修理期限

①裝置在運輸過程中或放置儀器時應(yīng)避免受劇烈震動。

②放置或儲存儀器的地點應(yīng)保持干燥，清潔，避免腐蝕性氣體侵入儀器。

③若儀器在長時間不用（若不常用）應(yīng)定期給儀器通電，以防止內(nèi)部受潮。

④本電橋為高精度實驗室高壓電橋，應(yīng)注意保管，其環(huán)境溫度為0~+40℃，相對濕度不超過８５％，且在空氣中不應(yīng)含有足以引起會集腐蝕的有害物質(zhì)。

⑤產(chǎn)品自制造廠發(fā)貨日期起36個月內(nèi)，當(dāng)用戶在*遵守使用說明書中所規(guī)定的保管及使用規(guī)則下，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題和不能正常工作時，制造廠應(yīng)負責(zé)免費給予修理或更換。

⑥制造廠負責(zé)終身維修。 

RY2

固體絕緣材料測試電極

本電極適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、電纜料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和 玻璃等的相對介電系數(shù)（ε）與介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）的測試。本電極主要用于頻率在工頻50Hz下測量試品的相對介電系數(shù)（ε）和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）。本電極的設(shè)計主要是參照國標(biāo)GB1409-2006。

本電極采用的是三電極式結(jié)構(gòu)，能有效的消除表面漏電流的影響，使測量電極下的電場趨于均勻電場。

外型圖

一、固體絕緣整套測試電極（如圖一）

                                   （圖一）  

主要技術(shù)指標(biāo)

高低壓電極之間距離：0～14mm可調(diào)

測量極直徑：￠50±0.1mm

高壓電極直徑：￠98±0.1mm

測量極與保護環(huán)間隙為2±0.05

空極tgδ：≤5×10^-5

高測試電壓：2kV

實驗頻率：50/60Hz

常溫或耐受溫度200℃(數(shù)字百分表不能加溫）

帶數(shù)字百分表測量范圍為0~12mm

制作技術(shù)指標(biāo)依據(jù)GB/T1303.2---2009

體積：Ф220mm×H300mm

重量：8kg

使用說明

示意圖

數(shù)字式百分表面板圖

• 電池蓋
• 數(shù)據(jù)輸出路口
• 置零按鈕
• 電源開關(guān)
• 公英制按鈕
• 
• 電極示意圖1.高壓極

2.屏蔽極

3.測量極

• 連線圖

• 使用方法
• 使用前請檢查所有連線是否正確，接地是否可靠。
• 通過調(diào)節(jié)螺桿上的調(diào)節(jié)鈕，使測量板與高壓板緊密貼在一起。
• 將百分表的電源開關(guān)打開，并選擇適當(dāng)?shù)膯挝唬╩m/in），然后按下面板上的清零“按鈕”使指示為“0”。
• 再次調(diào)節(jié)螺桿上的調(diào)節(jié)鈕，使測量板與高壓板分開，直到能放入被測試板片的高度即可。
• 將已擦拭干凈的測試板片放入測量板與高壓板之間，再調(diào)節(jié)螺桿上的調(diào)節(jié)鈕，使測量板與高壓板都緊密的貼在測試板片的兩邊。（注：只要帖緊即可，切勿用過大的力）
• 可通過高壓電橋測量出被測板片此時的電容量（C）和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）。
• 測量完畢后，記下此時百分表的示值代入下式計算出被測板片的介電常數(shù)（ε）。同時關(guān)閉百分表電源開關(guān)。

εx=Cx/Ca ……………………公式1

Cx：有被測試板片時的電容量

Ca：無被測試板片時的電容量

Ca=ε₀S/d  ……………     公式2

S：為測量極的面積（1963.5mm²）

d：極片之間的距離（Xmm）

經(jīng)過計算，與有試片同等距離的空極電容量

Ca=17.385/d  ………………公式3

d：是從百分表上讀取，單位mm

二、儀器的成套性

1．絕緣固體介損測量電極   1只

2．使用說明書       1份

BR34/1

壓縮氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器

一、概述：

       在每個高壓實驗室和試驗中，壓縮氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器是一種必要的儀器。在這些場合中，它有許多重要的作用。在電橋電路中壓縮氣體電容器被用來測量電容器、電纜、套管、絕緣子、變壓器繞組及絕緣材料的電容和介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）。而且，還可以用作高壓測量電容分壓裝置的高壓電容。在某些條件下，還可以在局部放電測量中作高壓耦合電容器。

二、特點：

電容極穩(wěn)定。?

氣壓和溫度的變化對電容的影響可以忽略。

介質(zhì)損耗極小。

三、結(jié)構(gòu)簡介：

外殼由絕緣套筒及鋼板制成的底和蓋組成，底和蓋用螺栓及環(huán)緊固在絕緣套筒的兩端。在電容器的上下兩端有防暈罩。

電容器外殼內(nèi)裝有同軸高度拋光的圓柱形高低壓電極。

電容器內(nèi)充有SF₆，外裝屏蔽插座，可與QS30、QS37、QS19 及2801等電橋插頭通用，通過連接線也可和各類電橋及各類自動介損儀配套使用。

四、原理圖：

      0：屏蔽（S）

      1：高壓輸入端（VH）

      2：測量端（CX）  

五、技術(shù)參數(shù)：

電容器安裝運行海拔不超過1000米。

使用周圍空氣溫度-5℃~40℃，相對濕度不超過70%。

電容器額定電壓10kV。

電容器試驗電壓為1.2倍的額定電壓。

電容器額定電容量100pF。

電容器電容量誤差不大于3%

電容器的工作頻率為50Hz。

電容器的損耗角正切值不大于5×10^-5 。

電容器實測值誤差不大于±0.05%，與標(biāo)稱值誤差不大于±3%

電容器溫度系數(shù) ≤ 3×10^-5 /℃

電容器壓力系數(shù) ≤ 3×10^-3Mpa

電容器內(nèi)充SF₆氣體。

六、儀器的成套性

1.用戶選配的標(biāo)準(zhǔn)電容器

2.產(chǎn)品說明書及合格證

七、維護

在電力運行現(xiàn)場使用時應(yīng)防止暴曬雨淋。

經(jīng)常保持電容器外絕緣表面清潔。

存放時應(yīng)置陰涼干燥處，以防受潮。

若有質(zhì)量問題，請及時與制造廠聯(lián)系。

FY64a型高壓電源

一、簡介

FY64a型高壓電源采用*數(shù)字電路技術(shù)，測試電壓、漏電流均為數(shù)字顯示，可以直觀、準(zhǔn)確、快速、安全的輸出高壓。

二、技術(shù)規(guī)格

1.輸出電壓(交流）0～2.5kV（±3%±3個字）

2.變壓器容量：500VA

3.輸出波形：50Hz正弦波

4.工作電壓：AC220V±10%

5.使用環(huán)境：

環(huán)境溫度：0～40℃

相對濕度：（20～90）%

大氣壓強：86～106KPa

6.消耗功率：大75VA

7.外形尺寸：320mm（寬）×170mm（高）×245mm（深）

8.重量：10Kg

三、面板示意圖

1.電源開關(guān)

2.啟動鈕：按下時，測試燈亮，此時高壓已啟動。

3.復(fù)位鈕：按下時，測試燈滅，此時儀器無高壓輸出。

4.電壓調(diào)節(jié)鈕：調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，逆時針為小，順時針為大。

5.高壓輸出端

6.接地接線柱：連接測試接地線用。

7.超限燈：該燈亮，表示漏電流過大（試品擊穿）

8.測試燈：該燈亮，表示高壓已啟動，燈滅表示高壓已斷開。

9.電壓顯示：0～2.5kV

10.漏電流顯示：0.00～19.00mA

四、使用說明

1.儀器必須可靠接地，只有在按下復(fù)位鍵，測試燈熄滅，無高壓輸出狀態(tài)時，才能進行與測試物的連接或拆卸操作。

2.切忌在多塵、潮濕的環(huán)境中存放和使用。

3.儀器應(yīng)定期進行有效的計量檢測，使儀器處于良好的工作狀態(tài)。

五、操作步驟

1.打開電源開關(guān)前應(yīng)逆時針旋轉(zhuǎn)電壓旋鈕，使儀器處于0V輸出位置。

2.接被試物品，接好高壓棒和地線。

3.按下啟動鍵，測試燈亮，將電壓調(diào)節(jié)到所需的指示值。

4.測試結(jié)束按下復(fù)位鍵并將旋鈕逆時針調(diào)到0。

六、保修期限

本儀器自制造廠發(fā)貨時起36個月內(nèi)，凡用戶遵守運輸儲存和使用規(guī)則而質(zhì)量低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的儀器，本廠負責(zé)免費修理（磨損件除外）。