介质损耗测试仪

ZJD-87自动抗干扰精密型介质损耗测试仪

一、符合标准：

GB/T1409测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长存内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法;

GB/T 5654-2007液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量;

二、产品概述：

ZJD-87型自动抗干扰精密介损测试仪是一款专为实验室研制的高精度高压电桥，突破了传统的电桥测量方式，采用变频电源技术，利用单片机和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算；达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便；广泛适用于电力行业中变压器、互感器、套管、电容器、避雷器等设备及相关绝缘材料的介损和介电常数的测量。

三、技术指标：

准确度：Cx:±（读数×0.5%+0.5pF）；

tgδ:±（读数×0.5%+0.00005）；ε：0.5%；

抗干扰指标：变频抗干扰（40-70Hz），最大输入电流5A；

            内置最高10KV测试电压输出，可调分辨率1V；

电容量范围：内施高压：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；

外施高压：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；

外接量程扩展器时可以测试几千安培下高压电器的介损值；

分辨率：最高0.001pF，4位有效数字；

计算机接口：标准RS232接口；

外形尺寸：8U标准机箱；

仪器重量：25kg；

离子位移极化—— Ionic Polarization

电介质中的正负离子在电场作用下发生可逆的弹性位移。 正离子沿电场方向 移动，负离子沿反电场方向移动。由此形成的极化称为 离子位移极化。

离子在电场作用下偏移平衡位置的移动相当于形成一个感生偶极矩。

离子位移极化所需时间大约为10-12～10-13秒 。不以热的形式耗散能量，不导致介电损耗。

介质损耗

•损耗的形式

•介质损耗的表示方法

•介质损耗和频率、温度的关系

•无机介质的损耗

介质损耗定义：

电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。或：电场作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。

损耗的形式：

电导损耗：在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。 实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种 条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电 压下的电导损耗是很小的， 

极化损耗：只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子 的极化损耗。 

游离损耗：气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放 电引起的功率损耗称为游离损耗。

介质损耗的表示：

当容量为C0=0S/d的平板电容器上 加一交变电压U=U0eiwt。则：

1、电容器极板间为真空介质时， 电容上的电流为：

2、电容器极板间为非极性绝缘材料时，电容上的电流为：

3、电容器极板间为弱导电性或极性，电容上的电流为：

G是由自由电荷产生的纯电导，G=S/d， C=S/d

如果电荷的运动是自由的， 则G实际上与外电压额率无关；如果这些电荷是被 符号相反的电荷所束缚， 如振动偶极子的情况，G 为频率的函数。

介质弛豫和德拜方程：

1）介质弛豫：在外电场施加或移去后，系统逐渐达到平衡状 态的过程叫介质弛豫。 介质在交变电场中通常发生弛豫现象，极化的弛豫。在介质上加一电场，由于极化过程不是瞬时的，极化包括两项：

P(t) = P0 + P1(t)

P0代表瞬时建立的极化(位移极化)， P1代表松弛极化P1(t)渐渐达到一稳定值。这一滞后 通常是由偶极子极化和空间电荷极 化所致。 当时间足够长时， P1(t)→ P 1 ∞ ， 而总极化P(t) → P∞ 。

2）德拜(Debye)方程：

频率对在电介质中不同的驰豫现象有关键性的影响。 设低频或静态时的相对介电常数为ε(0)，称为静态相对介电常数；当频率ω→∞时，相对介电常数εr’ →ε∞（ ε∞代表光频 相对介电常数）。则复介电常数为：

影响介质损耗的因素：

1、频率的影响

ω→0时，此时不存在极化损 耗,主要由电导损耗引起。 tgδ=δ/ωε，则当ω→0时， tgδ→∞。随着ω升高，tgδ↓。

随ω↑，松弛极化在某一频率开始跟不上外电场的变化， 松弛极化对介电常数的贡献 逐渐减小，因而εr随ω↑而↓。 在这一频率范围内，由于ωτ <<1，故tgδ随ω↑而↑。

当ω很高时，εr→ε∞，介电常数仅 由位移极化决定，εr趋于最小值。 由于ωτ >>1，此时tgδ随ω↑而↓。 ω→∞时，tgδ→0。

tgδ达最大值时ωm的值由下式求出:

tgδ的最大值主要由松弛过程决定。如果介质电导显著变大，则tgδ的最大值变得平坦， 最后在很大的电导下，tgδ无最大值，主要表现为电导损耗特征：tgδ与ω成反。

2、温度的影响

当温度很低时,τ较大，由德拜关系式可知，εr较小，tgδ也较小。此时，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：

随温度↑，τ↓，所以εr、tgδ↑

当温度较高时，τ较小，此时ω2τ2<<1

随温度↑，τ↓，所以tgδ ↓。这时电导上升并不明显，主要决定于极化过程：

当温度继续升高，达到很大值时， 离子热运动能量很大，离子在电场作用下的定向迁移受到热运动的阻碍，因而极化减弱，εr↓。此时电导损耗剧烈↑，tgδ也随温度 ↑而急剧上升↑。

3.湿度的影响 

• 介质吸潮后，介电常数会增加，但比电导的增加要慢，由于电导损耗增大以及松驰极化损耗增加，而使tgδ增大。 

• 对于极性电介质或多孔材料来说，这种影响特别突出，如，纸内水分含量从4％增加到10％时，其tgδ可增加100倍。

降低材料的介质损耗的方法

（1）选择合适的主晶相：尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相。

（2）改善主晶相性能时，尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。这样弱联系离子少，可避免损耗显著增大。 

(3)尽量减少玻璃相。有较多玻璃相时，应采用“中和效应"和“压抑效应"，以降低玻璃相的损耗。 (4）防止产生多晶转变，多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。 

(5）注意焙烧气氛。含钛陶瓷不宜在还原气氛中焙烧。烧成过程中升温速度要合适，防止产品急冷急热。 

(6)控制好最终烧结温度，使产品“正烧"，防止“生烧"和“过烧"以减少气孔率。此外，在工艺过程中应防止杂质的混入，坯体要致密。

关键词：介质损耗测试仪 介电常数测试仪