陳 菲

（機械工業(yè)第十計量測試站 上海 200031）

1 引言

目前用來測量電容量和介質損耗值的儀器品種繁多，有LCR測量儀、高壓電容電橋、全自動介質損耗測試儀等。究竟它們之間有什么區(qū)別，各自適用于哪種場合，可能了解的人還不是很多。這里就不同的產品用哪些儀器檢測作一些介紹。

2 工作原理分類

測量電容量和介質損耗值的儀器設計原理有以下幾種：

(1)采用電流比較儀的原理，并結合運算放大器具有較高的比率精度和穩(wěn)定性，配用高壓標準電容器組成的高壓電橋。典型設備有實驗室用精密型高壓電容電橋。

(2)采用自動干擾跟蹤抵償電路，將矢量運算法與移向有效地清除強烈的電場干擾的影響，由單片機運用計算機數字化實時采集方法，對數以萬計的手采集數據按電工學原理處理后進行矢量運算，分別測得標準回路電流與被試回路的電流幅值及相位關系，并由之算出試品的電容值Cx和介質損耗角正切tgδ。典型設備有全自動抗干擾介質損耗測試儀，其內部配有高壓試驗電源和高壓標準電容器。

(3)可認為是一種測量工頻電流比率的裝置。當工頻高壓施加在高壓標準電容和被測設備上時，即產生了它們的電容量與介質損耗因數成比例的目標及正交工頻電流分量。這兩個工頻電流分量經電橋作比例測量后，即可得到被測設備相對于高壓標準電容器的電容量比值與介質損耗因數差值。典型設備有2801型高壓電容電橋。

(4)采用阻擾元件由電阻性和電擾性以簡單的串聯(lián)或并聯(lián)等效電路的表示方式。通過測量等效電路，自動根據測量范圍和功能設置合理的方式。典型設備有LCR測量儀等。

3 使用及測量范圍

針對以上四類產品，其使用的范圍有所不同。

(1)實驗室用精密型高壓電容電橋，可在高壓下測量電力電纜、高壓套管電力容器、互感器等高壓電力設備的電容量及損失角正切值tgδ。同時，可測量各種固體式液體絕緣材料的介電常數δ及損耗角正切值；測量高壓變壓器或電壓互感器的比差及角差。此產品若外接電流互感器可擴大量程，測量大電容。電容測量范圍：設置標準電容值的1000倍；tgδ為-0.111110～+0.111110。

(2)全自動抗干擾介質損耗測量儀除了有實驗室用精密型高壓電橋的測量功能，同時還可對一端接地試品等高壓設備的介質損耗角正切tgδ和電容值Cx進行測量。此設備操作簡便，可謂現(xiàn)在所稱呼的“傻瓜電橋”。電容量測量量程3pF～0.5uF,介質損耗tgδ為0～0.5。

(3)高壓電容電橋在工頻工作電壓下，能準確測量各種絕緣材料、電力電纜、絕緣套管、互感器、變壓器等高壓設備的電容量C及介質損耗角正切值tgδ。同時該儀器具有雙屏蔽功能，能有效防止外部電磁場的干擾。此設備測量準確度比較高，操作過程比較長，結果需通過間接計算得出。電容量測量量程小于11uF,介質損耗 tgδ為 5×10-6～ 1×10-1。

(4)LCR測量儀可用來快速測量電感L、電容C、電阻R、損耗因素D、品質因素Q、電導G、導納B、電抗X和矢量阻抗|Z|及相位角θ，其頻率測量范圍100Hz～100kHz，測試電壓范圍1mV～5Vrms，測量電容范圍0.01pF～1999.0mF。

4 校準依據及所用校準設備要求

鑒于以上設備均可用來測量電容量和介質損耗值，但使用的場合及電壓等級不同，采用的檢測及校準依據也完全不同。

通常所說的高壓電容電橋、全自動抗干擾介質損耗測試儀采用的校準依據為JJG563-2004高壓電容電橋國家計量檢定規(guī)程。其中明確此方法適用于在工頻條件下測量電容量和介質損耗因數的西林型、電流比較儀型及電子式、數字式高壓電容電橋的校準。此方法特別強調是在高壓情況下進行的，其對校準設備也要求為高壓標準電容器和標準損耗值，而且對電容量準確度要求比較高。

另一種同樣可用來測量電容量和介質損耗值的設備即通常所說的LCR測量儀。其校準的依據為JJG 441-2008交流電橋國家計量檢定規(guī)程，其中指出可用來測量工作頻率為20Hz～100kHz、電壓為不大于500V時的各產品的電容量和介質損耗值。對校準設備來說，就不需要高壓標準電容，但對標準電容來說要有頻響要求。

5 結論

綜上所述，同樣是測量電容量和介質損耗值tgδ兩項參數，可用的設備有許多，但不同的場合應使用不同的設備來測量。如欲測量高壓產品，就不能用LCR測量儀來簡單進行測量。因為在≤500V時，不能真實反映出高壓電容實際使用的電容量及介質損耗值tgδ，這也是目前有許多人容易混淆的地方。其次在對全自動抗干擾介質損耗測試儀進行校準時，必須配置有10kV電壓等級的標準電容。因為這些測試儀均自身帶有10kV的高壓源，就是用于在高壓狀態(tài)下測量產品的電容量和介質損耗值tgδ。同時還需特別注意這些校準設備均帶有正/反接法測量方式(如圖1、圖2所示),對其兩種方法均需進行校準，尤其是作為反接法測量方式更為重要。因為現(xiàn)場高壓試品大多為一端接地，所以針對此類產品，在測量時應選擇反接法測量方式，則校準時必須測量此參數。這在目前校準領域中也是及易被忽視的。

圖1 正接線測量

圖2 反接線測量

測量電容量和介質損耗值tgδ的儀器設備很多，只有正確了解每種儀器設備的功能及適用場合，才能使我們真正得到所需準確的測量值。

[1] JJF 039-2008 高壓標準電容器校準規(guī)范

[2] JJG 441-2008 交流電橋國家計量檢定規(guī)程

[3] JJG 563-2004 高壓電容電橋檢定規(guī)程