高頻Q表西林電橋測試儀 儀器介紹：
儀器由BH916測試裝置（夾具）、GDAT型高頻Q表、數(shù)據(jù)采集和tanδ自動(dòng)測量控件（裝入GDAT)、及LKI-1型電感器組成，它依據(jù)國標(biāo)GB/T 1409-2006、美標(biāo)ASTM D150以及電工委員會(huì)IEC60250的規(guī)定設(shè)計(jì)制作。系統(tǒng)提供了絕緣材料的高頻介質(zhì)損耗角正切值(tanδ)和介電常數(shù)(ε)自動(dòng)測量的解決方案。
1、高頻Q表西林電橋測試儀《BH916介質(zhì)損耗裝置》(測試夾具)是測試系統(tǒng)的核心檢測部件，它由一個(gè)LCD數(shù)字顯示的微測量裝置和一對經(jīng)精密加工的、間距可調(diào)的平板電容器極片組成。平板電容器極片用于夾持被測材料樣品，微測量裝置則顯示被測材料樣品的厚度。通過被測材料樣品放進(jìn)平板電容器和不放進(jìn)樣品時(shí)的Q值變化的量化，測得絕緣材料的損耗角正切值。從平板電容器平板間距的讀值變化則可換算得到絕緣材料介電常數(shù)。BH916介質(zhì)損耗測試裝置是本公司研制的更新?lián)Q代產(chǎn)品，精密的加工設(shè)計(jì)、精確的LCD數(shù)字讀出、一鍵式清零功能，克服了機(jī)械刻度讀數(shù)誤差和圓筒形電容裝置不可避免的測量誤差。
2、一個(gè)高品質(zhì)因數(shù)（Q)的電感器是測量系統(tǒng)*的輔助工具，關(guān)乎測試的靈敏度和精度，在系統(tǒng)中它與平板電容（BH916）構(gòu)成了基于串聯(lián)諧振的測試回路。本系統(tǒng)推薦的電感器為LKI-1電感組，共由9個(gè)高性能電感器組成，以適配不同的檢測頻率。
電感：
線圈號(hào) 測試頻率 Q值 分布電容p 電感值
9 100KHz 98 9.4 25mH
8 400KHz 138 11.4 4.87mH
7 400KHz 202 16 0.99mH
6 1MHz 196 13 252μH
5 2MHz 198 8.7 49.8μH
4 4.5MHz 231 7 10μH
3 12MHz 193 6.9 2.49μH
2 12MHz 229 6.4 0.508μH
1 25MHz，50MHz 233，211 0.9 0.125μH
技術(shù)指標(biāo)
1．Q值測量
a．Q值測量范圍：2～1023。
b．Q值量程分檔：30、100、300、1000、自動(dòng)換檔或手動(dòng)換檔。
c．標(biāo)稱誤差
頻率范圍20kHz～10MHz；
固有誤差≤5％
工作誤差≤7％
頻率范圍10MHz～60MHz；
固有誤差≤6％
工作誤差≤8％
2．電感測量范圍：14.5nH~8.14H
3．介電常數(shù)介質(zhì)損耗試驗(yàn)儀電容測量：1~ 460
直接測量范圍
1～460pF 主電容調(diào)節(jié)范圍 準(zhǔn)確度 30～500pF 150pF以下±1.5pF； 150pF以上±1％
注：大于直接測量范圍的電容測量見使用規(guī)則
4．介電常數(shù)介質(zhì)損耗試驗(yàn)儀信號(hào)源頻率覆蓋范圍
頻率范圍
10kHz～50MHz
頻率分段
(虛擬)
10～99.9999kHz
100～999.999kHz
1～9.99999MHz
10～60MHz
5.主要配置：
a.測試主機(jī)一臺(tái)；
b.電感9只；
c.夾具一 套
頻率范圍：
方法 | 頻率的推薦范圍 | 試樣形式 | 注 |
1、西林電橋 | 0.10 MHZ及以下 | 板或管 | |
2、變壓器電橋 | 15 HZ～50 MHZ | |
3、并聯(lián)T型網(wǎng)絡(luò) | 50 KHZ～30 MHZ | |
4、諧振法 | 10 KHZ～260 MHZ | |
5、變電納法 | 10 KHZ～100 MHZ | |
電氣絕緣材料的性能和用途
1 電介質(zhì)的用途
電介 質(zhì) 一 般被用在兩個(gè)不同的方面:
用作 電氣 回路元件的支撐，并且使元件對地絕緣及元件之間相互絕緣;
用 作 電 容器介質(zhì)。
2 影響介電性能的因素
下 面分 別 討論頻率、溫度、濕度和電氣強(qiáng)度對介電性能的影響。
2. 1 頻率
因?yàn)?只 有 少數(shù)材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)它們的。r和tans幾乎是恒定的，且被用作工程電介質(zhì)材料，然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測量其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率。
電 容率 和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導(dǎo)而產(chǎn)生，醉重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面極化所引起的。
2.2 溫度
損 耗 指 數(shù)在一個(gè)頻率下可以出現(xiàn)一個(gè)醉大值，這個(gè)頻率值與電介質(zhì)材料的溫度有關(guān)。介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率的溫度系數(shù)可以是正的或負(fù)的，這取決于在測量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)醉大值位置。
2. 3 濕度
極 化 的 程度隨水分的吸收量或電介質(zhì)材料表面水膜的形成而增加，其結(jié)果使電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電導(dǎo)率增大。因此試驗(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)對環(huán)境濕度進(jìn)行控制是*的。
注 :濕 度 的顯著影響常常發(fā)生在1MHz以下及微波頻率范圍內(nèi)
2.4 電場強(qiáng)度
存 在 界 面極化時(shí)，自由離子的數(shù)目隨電場強(qiáng)度增大而增加，其損耗指數(shù)醉大值的大小和位置也隨此而變。
在較 高 的頻率下，只要電介質(zhì)中不出現(xiàn)局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)與電場強(qiáng)度無關(guān)
儀器特點(diǎn)：
☆接線簡單（正接法兩根線，反接可使用一根線），所有電纜線均有接地屏蔽，所以都能拖地使用，測量電壓緩升、緩降，全自動(dòng)測量，結(jié)果直讀，無須換算。
☆多種測量方式 可選擇正/反接線、內(nèi)/外標(biāo)準(zhǔn)電容器和內(nèi)/外試驗(yàn)電壓進(jìn)行測量。正接線可測量高壓介損。
☆ 抗震性能 儀器可承受長途運(yùn)輸中強(qiáng)烈震動(dòng)顛簸而不會(huì)損壞。
☆ 抗干擾能力強(qiáng) 采用自動(dòng)跟蹤干擾抵償電路，將矢量運(yùn)算法與移相法結(jié)合，有效地消除強(qiáng)電場干擾對測量的影響，適用于500kV及其以下電站的現(xiàn)場試驗(yàn)。
☆CVT測量 *自激法測量CVT功能，不需外加任何設(shè)備，可完成不可拆頭CVT的測量。一次接線（三根電纜，不用倒線），一個(gè)測量過程（大約1分鐘），兩個(gè)終測量結(jié)果（C1和C2的介損及電容值）。測量過程中文顯示，能實(shí)時(shí)監(jiān)測自激電流值和試驗(yàn)電壓（高壓）值。能消除引線對測試的影響，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
☆ 安全措施
（1）高壓保護(hù)：試品短路、擊穿或高壓電流波動(dòng)，能迅速切斷高壓輸出。
（2）CVT保護(hù)：設(shè)定自激電壓的過流點(diǎn)，一旦超出設(shè)置的電流值，儀器自動(dòng)退出測量，不會(huì)損壞設(shè)備。
（3）接地檢測：儀器有接地檢測功能，未接地時(shí)不能升壓測量。
（4）防誤操作：具備防誤操作設(shè)計(jì)，能判別常見接線錯(cuò)誤，安全報(bào)警。
（5）防“容升”：測量大容量試品時(shí)會(huì)出現(xiàn)電壓抬高的“容升”效應(yīng)，儀器能自動(dòng)跟蹤輸出電壓，保持試驗(yàn)電壓恒定。
☆ VFD顯示 采用新穎的大屏幕VFD點(diǎn)陣顯示器，在嚴(yán)冬和盛夏都能清晰顯示。全中文操作菜單，操作提示各種警告信息，直觀明了，不需查閱說明書即可操作。
☆打印 儀器附有微型打印機(jī)，以中文方式打印輸出測量結(jié)果及狀態(tài)。
☆RS232 儀器具有RS232接口，與計(jì)算機(jī)連接便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理及保存。
☆可選購與計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用程序。
電極系統(tǒng)
1 加到試樣上的電極
電極 可 選 用5.1.3中任意一種。如果不用保護(hù)環(huán)。而且試樣上下的兩個(gè)電極難以對齊時(shí)，其中一個(gè)電極應(yīng)比另一個(gè)電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應(yīng)放置在兩個(gè)金屬電極之間，這兩個(gè)金屬電極要比試樣上的電極稍小些。
對于平板形和圓柱形這兩種不同電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式以及邊緣電容近似計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式由表飛給出。
對于 介 質(zhì) 損耗因數(shù)的測量，這種類型的電極在高頻下不能滿足要求，除非試樣的表面和金屬板都非常平整。圖〕所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻
2 試樣上不加電極
表 面 電導(dǎo) 率很低的試樣可以不加電極而將試樣插人電極系統(tǒng)中測量，在這個(gè)電極系統(tǒng)中，試樣的一側(cè)或兩側(cè)有一個(gè)充滿空氣或液體的間隙。
平 板 電極 或圓柱形電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表3給出。
下 面 兩 種型式的電極裝置特別合適
2. 1 空氣填充測微計(jì)電極
當(dāng)試 樣 插 人和不插人時(shí)，電容都能調(diào)節(jié)到同一個(gè)值，不需進(jìn)行測量系統(tǒng)的電氣校正就能測定電容率。電極系統(tǒng)中可包括保護(hù)電極
2.2 流體排出法
在 電容 率 近似等于試樣的電容率，而介質(zhì)損耗因數(shù)可以忽略的一種液體內(nèi)進(jìn)行測量，這種測量與試樣厚度測量的精度關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電極系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中消去
試樣 為 與 試驗(yàn)池電極直徑相同的圓片，或?qū)y微計(jì)電極來說，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應(yīng)
忽略不計(jì)在測微計(jì)電極中，為了忽略邊緣效應(yīng)，試樣直徑約比測微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度。
2.3 邊緣效應(yīng)
為 了避 免 邊緣效應(yīng)引起電容率的測量誤差，電極系統(tǒng)可加上保護(hù)電極。保護(hù)電極的寬度應(yīng)至少為兩倍的試樣厚度，保護(hù)電極和主電極之間的間隙應(yīng)比試樣厚度小。假如不能用保護(hù)環(huán)，通常需對邊緣電容進(jìn)行修正，表工給出了近似計(jì)算公式這些公式是經(jīng)驗(yàn)公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀
此外 ，在 一個(gè)合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無保護(hù)環(huán)的(比較)測量來獲得，用所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿足精度要求
構(gòu)成電極的材料
1 金屬箔電極
用極 少 量 的硅脂或其他合適的低損耗粘合劑將金屬箔貼在試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛，也可以是這些金屬的合金，其厚度為100 pm，也可使用厚度小于10 I'm的鋁箔。但是，鋁箔在較高溫度下易形成一層電絕緣的氧化膜，這層氧化膜會(huì)影響測量結(jié)果，此時(shí)可使用金箔。
2 燒熔金屬電極
燒 熔 金 屬電極適用于玻璃、云母和陶瓷等材料，銀是普遍使用的，但是在高溫或高濕下，采用 噴鍍金屬電極鋅 或 銅 電極可以噴鍍在試樣上，它們能直接在粗糙的表面上成膜。這種電極還能噴在布上，因?yàn)樗鼈儾淮┩阜浅Ｐ〉目籽邸?br />3 陰極蒸發(fā)或高真空蒸發(fā)金屬電極
假如 處 理 結(jié)果既不改變也不破壞絕緣材料的性能，而且材料承受高真空時(shí)也不過度逸出氣體，則本方法是可以采用的。這一類電極的邊緣應(yīng)界限分明。
4 汞電極和其他液體金屬電極
把試 樣 夾 在兩塊互相配合好的凹模之間，凹模中充有液體金屬，該液體金屬必須是純凈的。汞電極不能用于高溫，即使在室溫下用時(shí)，也應(yīng)采取措施，這是因?yàn)樗恼魵馐怯卸镜奈榈?合 金 和其他低熔點(diǎn)合金能代替汞。但是這些合金通常含有錫,錫象汞一樣，也是毒性元素。
這些合金只有在良好抽風(fēng)的房間或在抽風(fēng)柜中才能用于100℃以上，且操作人員應(yīng)知道可能產(chǎn)生的健康危害
5 導(dǎo)電漆
無論 是 氣干或低溫烘干的高電導(dǎo)率的銀漆都可用作電極材料。因?yàn)榇朔N電極是多孔的，可透過濕氣，能使試樣的條件處理在涂上電極后進(jìn)行，對研究濕度的影響時(shí)特別有用。此種電極的缺點(diǎn)是試樣涂上銀漆后不能馬上進(jìn)行試驗(yàn)，通常要求12 h以上的氣干或低溫烘干時(shí)間，以便去除所有的微量溶劑，否
則，溶劑可使電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)增加。
同時(shí)應(yīng)注意漆中的溶劑對試樣應(yīng)沒有持久的影響。
要使 用 刷 漆法做到邊緣界限分明的電極較困難，但使用壓板或壓敏材料遮框噴漆可克服此局限。
但在*的頻率下，因銀漆電極的電導(dǎo)率會(huì)非常低，此時(shí)則不能使用。
6 石墨
一般 不 推 薦使用石墨，但是有時(shí)候也可采用，特別是在較低的頻率下。石墨的電阻會(huì)引起損耗的顯著增大，若采用石墨懸浮液制成電極，則石墨還會(huì)穿透試樣。
液體絕緣材料試驗(yàn)池的設(shè)計(jì)
對 于低 介 質(zhì)損耗因數(shù)的待測液體，電極系統(tǒng)重要的特點(diǎn)是:容易清洗、再裝配(必要時(shí))和灌注液體時(shí)不移動(dòng)電極的相對位置。此外還應(yīng)注意:液體需要量少，電極材料不影響液體，液體也不影響電極材料，溫度易于控制，端點(diǎn)和接線能適當(dāng)?shù)仄帘?支撐電極的絕緣支架應(yīng)不浸沉在液體中，還有，試驗(yàn)池不應(yīng)含有太短的爬電距離和尖銳的邊緣，否則能影響測量精度。滿足 上 述 要求的試驗(yàn)池見圖2一圖4 電極是不銹鋼的，用硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃作絕緣。圖2
和圖3所示的試驗(yàn)池也可用作電阻率的測定，IEC 60247;1978對此已詳細(xì)敘述，由于 有 些 液體如氯化物，其介質(zhì)損耗因數(shù)與電極材料有明顯的關(guān)系，不銹鋼電極不總是合適的，有時(shí)，用鋁和杜拉鋁制成的電極能得到比較穩(wěn)定的結(jié)果。
試驗(yàn)池的準(zhǔn)備應(yīng) 用 一 種或幾種合適的溶劑來清洗試驗(yàn)池，或用不含有不穩(wěn)定化合物的溶劑多次清洗?？梢酝ㄟ^化學(xué)試驗(yàn)方法檢查其純度，或通過一個(gè)已知的低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體試樣測量的結(jié)果來確定當(dāng)試驗(yàn)池試驗(yàn)幾種類型的絕緣液體時(shí)，若單獨(dú)使用溶劑不能去除污物，可用一種柔和的擦凈劑和水來清潔試驗(yàn)池的表面若使用一系列溶劑清洗時(shí)則后要用沸點(diǎn)低于100℃的分析級(jí)的石油醚來再次清洗，或者用任一種對一個(gè)已知低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體測量能給出正確值的溶劑來清洗，并且這種溶劑在化學(xué)性質(zhì)上與被試液體應(yīng)是相似的。推薦使用下述方法進(jìn)行清洗。
試 驗(yàn) 池 應(yīng)全部拆開，*地清洗各部件，用溶劑回流的方法或放在未使用溶劑中攪動(dòng)反復(fù)洗滌方法均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中，在110℃左右的溫度下烘十30 min待試 驗(yàn) 池 的各部件冷卻到室溫，再重新裝配起來。池內(nèi)應(yīng)注人一些待試的液體，停幾分鐘后，倒出此液體再重新倒人待試液體，此時(shí)絕緣支架不應(yīng)被液體弄濕。
在 上述 各 步驟中，各部件可用干凈的鉤針或鉗子巧妙地處理，以使試驗(yàn)池有效的內(nèi)表面不與手接觸注 1: 在 同種質(zhì)量油的常規(guī)試驗(yàn)中，上面所說的清洗步驟可以代之為在每一次試驗(yàn)后用沒有殘留紙屑的千紙簡單地
擦 擦 試 驗(yàn) 池 。
注 2: 采 用溶劑時(shí)，有些溶劑特別是苯、四抓化碳、甲苯、二甲苯是有毒的，所以要注意防火及毒性對人體的影響，此
外 ，抓 化 物 溶 劑 受 光 作 用會(huì)分解。
