介(jie)(jie)電常數(shu)和介(jie)(jie)質損耗測試儀成(cheng)本價適用標準(zhun)：

GBT1409-2006測量電氣(qi)絕緣材料(liao)在(zai)工(gong)頻、音頻、高頻(包(bao)括米波波長在(zai)內)下(xia)電容率和(he)介質(zhi)損耗因數的(de)推(tui)薦(jian)方(fang)法

介電常數和介質損耗測試儀成本價工作(zuo)特性(xing)：

1. 平板電容器
極片尺寸：φ25.4mm
極片間距可調范圍和分辨率：≥10mm，±0.01mm

2. 園筒電容器
電容量線性：0.33pF / mm±0.05 pF
長度可調范圍和分辨率：≥0～20mm，±0.01mm

3.  夾具插頭(tou)間距：25mm±1mm

4.  夾角(jiao)損耗角(jiao)正(zheng)切(qie)值：≤4×10－4（1MHz時）

工作原理：

本測試裝置(zhi)是由二只測微電容器(qi)(qi)組(zu)成，平板(ban)電容器(qi)(qi)一般用(yong)來夾持(chi)被測樣品(pin)，

園筒(tong)電容器是一只分辨(bian)率高達0.0033pF的線性可(ke)變電容器，

配用儀器作為指示儀器，絕緣材料的損耗角正切值是通(tong)過被測樣(yang)品放進(jin)平板電(dian)容器和不放進(jin)樣(yang)品的Q

值變化，由園筒電容(rong)器的刻度讀值變化值而(er)換算(suan)得(de)到的。

同時，由平板電容器的刻度(du)讀值變化而換算得到介電常數。

使用(yong)方法：

1. 被測樣品的準備
被測樣品要求為園形，直徑25.4～27mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效

辦法(fa)。樣品厚度可在1～5mm之間，如(ru)太(tai)(tai)薄或太(tai)(tai)厚則測試(shi)精度就(jiu)會下降，樣品要盡可能(neng)平直(zhi)。

下面推薦(jian)一種能提高測試精確性的方法(fa)：準(zhun)備二(er)片厚0.05mm的園(yuan)形錫(xi)膜(mo)，

直徑(jing)和平板電容器極片*，錫(xi)膜(mo)兩面(mian)均勻(yun)地涂(tu)上(shang)一層薄薄的凡(fan)士(shi)林，它起粘著作用，

又能排(pai)除接觸(chu)面之間殘(can)余空氣，

把錫膜再粘在平板電容器兩個(ge)極片上(shang)，粘好后，極片呈鏡面(mian)狀為佳，然后放上(shang)被測樣品。

2. 測試順序
先要詳細了解配用儀器的使用方法，操作時，要避免人體感應的影響。

a. 把配用的(de)儀器(qi)主(zhu)調諧電(dian)(dian)(dian)容(rong)置(zhi)于(yu)(yu)zui小電(dian)(dian)(dian)容(rong)量，微調電(dian)(dian)(dian)容(rong)置(zhi)于(yu)(yu)－3pF。

b. 把本夾具測試裝置插到儀器測試回路的“電容”兩個端子上，即插入到儀器上方接線銅柱的右邊兩個圓柱內。
 
c. 配上相適應的高Q值電感線圈，選擇電感沒有特別的方法，只有試或憑經驗來選擇合適

的那個，一般選擇使高頻儀器顯示Q值zui大的電感zui為合適。
注：以上步驟是為了使高頻儀器工作起來（儀器是LC諧振工作原理，所以要選擇合適的電感才能使儀器諧振）

d. 調(diao)節(jie)平板電容器測微桿，使二極片相接為止，讀取刻度值記為DO。

e. 再松開二極片，把被測樣品插入二極片之間，調節平板電容器，到二極片夾住樣品止（注意調節時要用測微桿，以免夾得過緊或過松），這時能讀取新的刻度值，記為D1，這時樣品厚度D2= D1－0。
注：以上d和e兩步是測出被測樣片的厚度，方便后面計算介電常數時用。

f. 把園(yuan)筒電(dian)容器置于(yu)7mm處（該值(zhi)不(bu)是的，我(wo)們一般在測(ce)的時候放(fang)到(dao)(dao)7mm處就可以(yi)測(ce)了，不(bu)過(guo)有的時候在做到(dao)(dao)h步0驟時順(shun)時針旋轉完刻度(du)了Q值(zhi)還沒有達(da)到(dao)(dao)一半，這時就要適當的把7mm刻度(du)調整到(dao)(dao)9mm或(huo)更(geng)大了）。

g. 改變配(pei)合儀器頻率，使之諧振，讀得Q值(zhi)。

（如(ru)果測(ce)試材(cai)料樣片有“要求的測(ce)試頻率”，那么就先把頻率定位到該(gai)頻率，然(ran)后再調節儀器的主調電容(rong)，使儀器諧(xie)振（即儀器的Q值顯示為zui大）；

如(ru)果不知道在頻率下(xia)測試(shi)的話，我們(men)一般把頻率放在1MHz下(xia)來調(diao)試(shi)，然后(hou)再調(diao)節主(zhu)調(diao)電容使儀器工作）。

h. 先順時針方(fang)(fang)向(xiang)，后逆時針方(fang)(fang)向(xiang)，調節園(yuan)筒(tong)電容器，

讀取(qu)當儀器指示Q值(zhi)(zhi)為(wei)原值(zhi)(zhi)的一(yi)半(ban)時測微桿上二個刻度值(zhi)(zhi)，取(qu)這(zhe)二個值(zhi)(zhi)之差，記為(wei)M1。

（先記下園筒電(dian)容在7mm時儀器諧振時的(de)(de)zui大Q值，即d步驟測得的(de)(de)Q值；

然后調節園筒(tong)電容(rong)器，看儀器的Q值顯示為(wei)原來的一(yi)半時(shi)，

讀取園(yuan)筒電容器上邊(bian)的刻度(du)(du)為多(duo)少，要順時(shi)針和逆時(shi)針旋轉兩(liang)次取兩(liang)個刻度(du)(du)值；

如果園筒電容器順時(shi)(shi)針轉到(dao)0刻度時(shi)(shi)Q值還沒有到(dao)一半，

那么就要返回到第f步驟(zou)把園筒(tong)電容(rong)器置于9mm處或更大(da)，重新操(cao)作）。

i. 再(zai)調節(jie)園筒電(dian)容器，使(shi)儀(yi)器再(zai)次諧振(zhen)（即(ji)把園筒電(dian)容器調回到7mm處）。

j. 取出平板電容器中的樣品，這時儀器又失諧，調節平
板電容器，使再諧振，讀取測微桿上的讀值D3，其變化值為
D4= D3－D0。

k. 和h款(kuan)操作一(yi)樣，得到新的二個值(zhi)之差，記為(wei)M2。

3.  計算測試結果
被測樣品的介電常數：
Σ＝D2 / D4
被測樣品的損耗角正切值：
     tgδ＝K（M1－M2 ）/ 15.5 
式中：K為園筒電容器線性變化率，一般為0.33。

4.  其他應用使用方法
使用本測試裝置和儀器配用，對絕緣材料以及其他高阻性能的薄材，列如：優質紙張、優質木材

、粉壓片料等，進(jin)行相對測(ce)(ce)量，其測(ce)(ce)試方法就非常簡便、實用，采(cai)取被測(ce)(ce)樣品(pin)和(he)標準(zhun)樣品(pin)相比較(jiao)

方法，就能靈敏地區別二者之間的輕微差別，例如含水量、配用原料變動等等。
測試時先把標準樣品放入平板電容器，調節儀器頻率，諧振后讀得Q值，再換上被測樣品，調節

園筒電位器，再諧振(zhen)，看Q值變化(hua)，如Q值變化(hua)很小(xiao)，說明標準樣品(pin)(pin)和(he)被測樣品(pin)(pin)高頻損耗值*，

反之說明二(er)者(zhe)性能(neng)有區別(bie)，如園筒(tong)電容器調節不能(neng)再諧振，通過調節儀(yi)器頻率才(cai)能(neng)諧振，且頻率

變化(hua)較大(da)，說明被測樣品和(he)標準(zhun)樣品的配用原(yuan)材(cai)料相差較大(da)。

維修方法

本測試裝置是由精密機械構件組成的測微設備，所以在使用和
保存時要避免振動和碰撞，要求在不含腐蝕氣體和干燥的環境中使用和保存，不能自行拆裝，否

則其工作性能就不能保證，如測試夾具受到碰撞，或者作為定期檢查，要檢測以下幾個指標：
1. 平板電容器二極片平行度不超過0.02mm。
2. 園筒電容器的軸和軸同心度誤差不超過0.1mm。
3. 保證二個測微桿0.01mm分辨率。
4. 用精密電容測量儀（±0.01pF分辨率）測量園筒電容器，電容呈線性率，從0~20mm，每隔1mm測試一點，要求符合工作特性要求。

關于介電常數測試儀的其他附加介紹
測試介電常數的意義：
介電常數又叫介質常數，介電系數或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數，以字母ε表示，單位為法/米 . 它是一個在電的位移和電場強度之間存在的比例常量。這一個常量在自由的空

間（一個真空）中(zhong)是8.85×10的-12次方法(fa)拉第/米（F/m）。在其它的材料中(zhong)，介電系數可能差

別(bie)很大，經常遠大于真空(kong)中(zhong)的數(shu)(shu)值，其符號(hao)是eo。 在工程應用中(zhong)，介(jie)電(dian)系數(shu)(shu)時常在以相對介(jie)電(dian)

系數的形式被表達，而不(bu)是值。如(ru)果(guo)eo表現自由空間（是，8.85×10的-12次方F/m）的介電

系數(shu)，而且e是在材料中(zhong)的介電系數(shu)，則這(zhe)個材料的相(xiang)對介電系數(shu)（也叫(jiao)介電常(chang)數(shu)）由下式給(gei)出

： ε1＝ε / εo＝ε×1.13×10的11次方 很多(duo)不同的物質的介電常數超(chao)過1。這些物質通常被

稱為絕緣(yuan)體(ti)材料(liao)，或是絕緣(yuan)體(ti)。普遍(bian)使用的絕緣(yuan)體(ti)包括玻璃，紙，云母，各種(zhong)不同的陶(tao)瓷，聚乙(yi)

烯和(he)特定的(de)金屬(shu)氧化物。絕緣體(ti)被用于(yu)交流電.泡沫塑(su)料(liao)用聚苯乙(yi)(yi)烯、聚氯乙(yi)(yi)烯、聚氨基甲酸酯

等樹脂制成 聚苯乙烯2.4～2.6 ,介電(dian)(dian)常(chang)數有相對(dui)介電(dian)(dian)常(chang)數和(he)有效介電(dian)(dian)常(chang)數之分，平時我們說的

介電常數(shu)就是相對介電常數(shu)，硅的相對介電常數(shu)是11.9 .（AC），聲(sheng)音(yin)電波(bo)（AF）和(he)無(wu)線電電波(bo)

（射頻）的電容器和輸電線路。 一個電容板中充入介電常數為ε的物質后電容變大ε倍。
介質損失角正切值（tgδ）的物理意義。
介質損失角正切值（tgδ）表示電介質在交流電壓下的有功損耗和無功損耗之比，值越大，介質

損耗越大，它反映了電介質在交流電壓下的損耗性能。
介質損耗角正切
摘要：電力系統中檢測高壓設備的運行可靠性和發現電氣絕緣方面缺陷，電介質損耗角的測量必

不可(ke)少。電(dian)介(jie)質損耗(hao)角是(shi)一(yi)項(xiang)反映高壓電(dian)氣設(she)備絕緣性能的重要指標。本(ben)文介(jie)紹了介(jie)質損耗(hao)角的

基本概念(nian)和其意(yi)義，簡單分析(xi)了(le)介質損耗角檢測(ce)的方法。

關鍵詞：電介質損耗角；方法；測量；因素
一.引言
1.電介質損耗角研究的意義
       電氣設備是組成電力系統的基本元件，是保證供電可靠性的基礎。無論是大型關鍵設備

如發電機、變壓器，還是小型設備如電力電容器、絕緣子等(deng)，一(yi)旦發生失效，必(bi)將引(yin)起局(ju)部甚至(zhi)

全部地區的停電。而導(dao)致設備失(shi)效(xiao)的主要原(yuan)因是(shi)其(qi)絕緣(yuan)性能的劣化(hua)。絕緣(yuan)劣化(hua)有很多原(yuan)因，不僅

電應力(li)可引起絕(jue)緣劣化，導致絕(jue)緣故障，而且機械力(li)或熱得作用(yong)，或者和電場(chang)的(de)共同作用(yong)，zui終

也會(hui)發展為絕緣(yuan)性(xing)故障(zhang)。鑒于絕緣(yuan)故障(zhang)在電力(li)故障(zhang)中所占的比重及其(qi)后果的嚴(yan)重性(xing)，電力(li)運行部

門歷來十分重視電氣設備的絕緣監督。
       電介質的電氣特性，主要表現為它們在電場作用下的導電性能、介電性能和電氣強度，

它們分別以(yi)四個主要參數，即電導(dao)率(lv)（或絕緣電阻率(lv)）、介電常(chang)數、介質損耗角正切和(he)擊穿場強

來表(biao)示。電(dian)介質(zhi)損耗(hao)角是一(yi)項反映(ying)高(gao)壓電(dian)氣設備絕(jue)緣性能的重要指標。電(dian)介質(zhi)損耗(hao)角的變化可反

映受潮、劣(lie)化變質或絕緣中氣(qi)體放電等絕緣缺陷，因此測量介質損耗角是研究絕緣老化特征及在

線監視絕緣狀況的(de)一項重(zhong)要內容。而在實際測量中(zhong)，由于電(dian)介質損耗很小，所以需要測量系(xi)統有

較(jiao)高的(de)測量精度，這(zhe)樣才能(neng)正確及時地反映電介(jie)質損耗(hao)的(de)變化。對(dui)于電容型絕緣設備，通(tong)過對(dui)其(qi)

介(jie)質特性(xing)的(de)監(jian)視，可以發(fa)現尚處于(yu)早期(qi)發(fa)展階段的(de)缺陷(xian)。

2.電介質損耗角正切的理論基礎
對電介質施加正弦波電壓，外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角的正切值。其物理理論基

礎為tanδ=每個周期內介質損耗的能量/每個周期內介質存儲的能量
1—1  介質在交流電壓的等值電路和向量圖a  示意圖
      b  等值電路      c  向量圖
在交流電壓下，流過電介質的電流I包含有功分量IR和無功分量IC，即I=IR+I
由圖1—1可以看出，此時的介質功率損耗P=UIcos=UICtanδ=U2ωCPtanδ  （1--1） 式 

ω----電源角頻率Φ----功δ
-----介質損耗角。采用介質損耗P作為比較各種絕緣材料損耗特性優劣的指標是不合適的，因為

P值得大小與所加電壓U、試品電容量CP、電源頻率ω等一系列因素有關，而式中的
tanδ切是一個僅僅取決于材料損耗特性，而與上述種種因素無關的物理量。正因于此，通常均

采用(yong)介質損耗(hao)角正切(qie)tanδ作為綜合反映電(dian)介質損耗(hao)特(te)性(xing)優劣(lie)的指(zhi)標(biao)，測量和監控各(ge)種電(dian)力設備

絕緣的tanδ值已成為電力系統中絕緣預防性試驗的zui重要項目之一。有損介質更細致的等值電路如圖1—2所示
圖1—2  電介質的三條支路等值電路和向量圖

a  等值電路     b向量圖圖中C1----介質無R2，C2----各種有損極化；R3----電導損耗。
在這個等值電路上加上直流電壓時，電介質中流過的將是電容電流I1、吸收電流I2和傳導電流I3

。在電(dian)容電(dian)流(liu)I1在加壓瞬間數值很(hen)大，但迅(xun)速下降(jiang)到(dao)零，是一極短暫的充電(dian)電(dian)流(liu)；吸收電(dian)流(liu)I2則

隨著加電(dian)壓時間(jian)增(zeng)長而(er)逐漸(jian)減(jian)小，比充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)的下(xia)降要慢得多，約經(jing)數十(shi)分鐘才衰減(jian)到零，具體

時間長短(duan)取決于(yu)絕緣的(de)類型、不(bu)均(jun)勻程度和結構；傳導電流I3是*長期存在的(de)電流分量。這三

個(ge)電流(liu)分量加(jia)在一起即得(de)出吸(xi)收(shou)曲線，如(ru)圖1—3所示。上述三條支路等值電路可進一步(bu)簡化為電

阻、電容的并聯等值電路或串聯等值電路。若介質損耗主要由電導所引起，常用并聯等值電路；
如果介質損耗主由極化所引起，常用串聯等值電路。

三(san).等值電(dian)路1.并(bing)聯等值電(dian)路如果把圖1—2中的電(dian)流歸并(bing)成(cheng)由有(you)功電(dian)流和無功電(dian)流兩部分(fen)組(zu)成(cheng)，

即可得到圖1—1b示并列電路，圖中CP代表無功電流IC等值電容、R則代表有功電流I
R的等值電阻。其中IR=3+I2R=URIC=1+I2C=UωCP介質損耗角正切tanδ等于有功電流和無功電流

的(de)比值，即(ji)tanδ=IRIC=URUωCP=1UωCP此時電路的(de)功率損耗為：P=U2R=U2ωCPtanδ可見與式（

1--1）所得介質損耗(hao)*相同(tong)。2.串聯等值電路(lu)用一只理想的(de)無(wu)損耗(hao)電容(rong)CS一個電阻r相串聯的(de)

等值電路來代替，如果1—3a所示(shi)。且由(you)如1—3b的向量圖(tu)可(ke)得：tanδ=IrIω=ωCr由(you)于(yu)r=tanδ

ωCS，I=cSωCS=UcosδωCS，所以電(dian)路的功率損(sun)耗(hao)將為(wei)：P=2r=（UcosδωCS）2tanδωCS=U2

ωCStanδ（cosδ）2
因為介質損耗角δ值很小，cosδ≈1，所以P=U2ωCStanδ由并聯等值電路和串聯等值電路可知

，串(chuan)聯(lian)等(deng)值(zhi)(zhi)電路中的電阻(zu)r要比并聯(lian)等(deng)值(zhi)(zhi)電路中的電阻(zu)R小得多圖1—3 電介質的簡化(hua)串(chuan)聯(lian)等(deng)值(zhi)(zhi)電

路及向量(liang)(liang)a  串聯等(deng)值電路       b  向量(liang)(liang)

四.介質損耗角正切的測量由于介質的功率損耗P與介質損耗角正切tanδ成正比，所以tanδ
是絕緣品質的重要指標，測量tanδ值是判斷電氣設備的絕緣狀態的一項靈敏有效方法。tanδ能

反映絕緣的(de)整體性缺陷(xian)（例如全(quan)面老化）和小電容(rong)試品中的(de)嚴重局部(bu)缺陷(xian)。由(you)于tanδ隨電壓(ya)而

變化的曲線，可判斷絕緣是否(fou)受潮、含有氣泡及(ji)老化程度。但是測量(liang)tanδ不能靈敏地反映大(da)容

量發電(dian)機(ji)、變壓器和(he)電(dian)力電(dian)纜絕緣中的(de)局部性缺陷，這是應盡可(ke)能將這些(xie)設(she)備分解成幾部分，然(ran)

后(hou)分別測量(liang)它們的(de)(de)tanδ，tanδ值得(de)測量(liang)，zui常用的(de)(de)是高壓交流(liu)電橋(qiao)，即西(xi)林(lin)電橋(qiao)法。

液體介(jie)電(dian)常數(shu)測(ce)量儀鑒別(bie)危(wei)險品原理(li)分(fen)析(xi) 物質的檢(jian)測(ce)分(fen)為定(ding)量檢(jian)測(ce)、定(ding)性檢(jian)測(ce)和否定(ding)檢(jian)測(ce)。定(ding)量檢(jian)測(ce)

既(ji)要(yao)判(pan)斷(duan)被檢測(ce)物(wu)質包含(han)哪(na)些成(cheng)分(fen)(fen)，還(huan)要(yao)能(neng)檢測(ce)每種成(cheng)分(fen)(fen)的含(han)量，如質譜檢測(ce)和各種光譜檢測(ce)。定性(xing)

檢測只要求判定是(shi)不某種物(wu)質，如(ru)離子遷移譜(pu)等。而(er)否定檢測只要給出被檢測物(wu)質是(shi)否包含某一(yi)種或(huo)幾種特定成分

。這(zhe)三(san)種檢測方法各(ge)有各(ge)的特點，定量(liang)檢測準確(que)，但(dan)是一般檢測時間(jian)長；否定檢測為排除性檢測

，但是能夠批量快速鑒(jian)別，定性檢測(ce)介與兩者(zhe)之間。 在(zai)安(an)全檢測(ce)領(ling)域，采用否(fou)定檢測(ce)方(fang)式可以

實現快速預鑒(jian)別(bie)。如在液(ye)體(ti)危險品(pin)檢測(ce)(ce)中，通過否定檢測(ce)(ce)方(fang)式，可以快速鑒(jian)別(bie)液(ye)體(ti)中是否可能含

有危險品。本文基于否定檢測的(de)實(shi)際需(xu)求，給出一種通過測量微波反(fan)射能(neng)力，實(shi)現快(kuai)速檢測瓶(ping)裝

（玻璃、塑料(liao)和瓷器）液體是(shi)否含有某幾(ji)種(zhong)特定危險品中的(de)一種(zhong)或(huo)幾(ji)種(zhong)。 物質的(de)介電常數是(shi)一

種(zhong)物質與微(wei)波相互作用研(yan)究中的重要參數，在微(wei)波作用下，了解(jie)液體介電常數，可以進(jin)一步(bu)了解(jie)

其對微(wei)(wei)波(bo)吸(xi)收(shou)和(he)反射(she)的情況。采用微(wei)(wei)波(bo)發射(she)裝置發射(she)微(wei)(wei)波(bo)照射(she)被測液體，發射(she)能量可以非常低(di)，

通(tong)過測量液體反射微波能量實現快速鑒別液體中是否含有(you)某幾種特定(ding)危險品。 這里(li)采用的(de)微波

工作(zuo)頻(pin)率在１０ＧＨｚ左右，屬(shu)于厘米波，其(qi)特點是遇(yu)到(dao)障礙物(wu)反射(she)能力(li)強(qiang)，與(yu)極性分(fen)子的(de)熱化(hua)

學(xue)效應明顯（微波吸收），對塑(su)料、玻璃和陶(tao)瓷(ci)等材