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  主要用于绝缘油等液体绝缘介质的介质损耗因数和直流电阻率的测量，也可对抗燃油进行电阻率测量，内部集成了介损油杯、温控仪、温度传感器、介损测试电桥、交流试验电源、标准电容器、高阻计、直流高压源等主要部件。

  在变压器、互感器、套管、断路器、电容器这些充油电气设备里，绝缘油既是绝缘介质，又承担散热和灭弧的辅助作用。它在设备内部长期承受交变电场，任何一点受潮、氧化、混入杂质或纤维，都会在电场作用下改变自身的极化与导电行为。反映这种改变的两个核心电气参数，就是介质损耗因数（介质损耗角正切）和直流电阻率。

  介质损耗因数描述的是绝缘油在交变电场下把多少电能转成了热。油品的极化弛豫、离子电导、胶体颗粒都会在其中留下痕迹。数值偏大，往往意味着油中存在极性杂质、水分或老化产物，继续运行会带来局部温升与绝缘劣化。直流电阻率描述的则是绝缘油在直流电场下阻止电流通过的能力。油中导电性离子、水分、酸值与金属微粒的多少，会直接体现在电阻率数值上，测量时还要在油杯两端加直流电压并等待充电稳定，才能读出电导电流并折算。

  这两个参数都不适合单独看。一台充油设备的绝缘状态，需要介损与电阻率互相印证：介损偏大而电阻率正常，可能与极性杂质或温度有关；电阻率显而易见地下降，则往往指向油中离子导电成分的增加。把两项测量放在同一台设备、同一个油杯、同一套温控条件下完成，能够尽可能的防止换杯、换仪器、换环境带来的条件漂移，让数据具备横向可比性。

  一台面向这一需求的仪器，正是本文要介绍的全自动绝缘油介损电阻率测试仪GDAT-C1。它以液体绝缘介质为对象，把相对电容率、介质损耗因数与直流电阻率的测定集成在一体化结构内，依据液体在允许电压下不导电的材料测定的国家标准设计制造，用一套流程同时给出油品介电性能的多项结果。

  相对电容率（相对介电常数） 是表征绝缘油储存电场能量能力的量，数值上等于以该油为介质时电容器的电容量与同一电极结构下真空电容量之比。油品的组成、含水量、温度都会改变它。测定相对电容率，一方面用于判断油品是不是满足相应要求，另一方面它也是计算其他介电参数的中间量。

  介质损耗因数（tgδ） 表征绝缘油在交变电场下损耗电能与储存电能的比值。合格的新油数值很小，随着运行时间增长、受潮或氧化，数值会逐步抬升。它是判断油品是否老化、要不要滤油或换油的直观依据。

  直流电阻率（ρ） 表征绝缘油在直流电场下导电能力的强弱。测量时在油杯的电极之间施加直流电压，记录电导电流随时间的变化，待电流稳定后按电极几何参数与电压、电流值计算电阻率。油中水分、离子型杂质含量升高，电阻率会随之下降。

  三个参数共用同一个油杯与温控条件，数据才能互相印证。GDAT-C1 在结构上把介损油杯、温控仪、温度传感器、介损测试电桥、交流试验电源、标准电容器、高阻计与直流高压源集成在一体机之内，使相对电容率、介质损耗因数与直流电阻率可以在连续流程中依次测出。

  GDAT-C1 依据 GB/T5654-2007《液体在允许电压下不导电的材料 相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量》 设计制造。该标准规定了液体在允许电压下不导电的材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测定方法与试验条件，是绝缘油介损与电阻率检测的基础依据。

  介质损耗因数与相对电容率的测量：把装有试油的油杯接入介损测试电桥，仪器向油杯施加可调的交流试验电压，通过电桥平衡解算出以试油为介质的电容器的电容量与介质损耗因数，再结合油杯的几何参数计算相对电容率。

  直流电阻率的测量：向油杯施加可调的直流试验电压，通过高阻计采集电导电流，待电流稳定后按电极面积、间距与所加电压、电流计算直流电阻率。

  两套测量共用同一个三电极式油杯和同一套温控系统，温度设定在预设值后先进行热平衡，再依次完成介损与电阻率的测定，这样两项结果对应的是同一温度下、同一油样的状态。测试过程中所用温度、所加交流电压与直流电压均可按试油情况在仪器允许的范围内设置，以适应不一样油品的测定要求。

  GDAT-C1 采用一体化结构，将过去分散在多台仪器、多个外接部件上的功能集合到一台机箱之内，主要部件包括：

  温控仪与温度传感器：负责油杯温度的控制与监测，保证测量在设定温度下进行。

  仪器内部采用全数字技术，测量过程由内部程序控制自动完成；人机界面为一块大屏幕触控液晶显示器，配全中文菜单，测量参数在屏上设置，测试结果可自动存储并打印输出。整机设计取向是把操作环节最好能够降低，让测试人员只要装入油样、设定温度与电压、启动测量，其余如加热、平衡、切换、计算、存录等步骤由仪器自行完成。

  上述数值、单位与书写形式均按资料原样列出，未作换算或改动；其中相对电容率量程上限 30.000、介质损耗因数上限 100 与直流电阻率上限 20 TΩ m 等表示量程端点的写法，一并照原样保留。实际使用以仪器铭牌与出厂的检定、校准文件为准。

  其一，油杯采用符合 GB/T5654-2007 的三电极式结构，极间间距 2mm。 三电极由高压电极、测量电极与保护电极组成，保护电极可以把沿油杯表面流过的泄漏电流引开，使测得的电流主要是穿过试油的部分，从而消除杂散电容与泄漏对介损测试结果的影响，油杯的极间间距固定为 2mm，为电容量与电阻率的计算提供确定的几何条件。

  其二，采用中频感应加热配合 PID 控温算法。 这种加热方式的油杯与加热体之间不非间接接触，热量经感应方式传递到油杯，加热均匀、升温较快、控制方便，可以把油温严控在预设温度的误差范围以内，避免局部过热造成油样状态改变。

  其三，内部标准电容器为 SF6 充气三电极式电容。 该电容的介质损耗与电容量不随环境和温度、湿度变化而明显漂移，使仪器在长时间使用之后仍能保持测量精度，减少因标准件漂移引入的系统误差。

  其四，交流试验电源采用 AC-DC-AC 转换方式。 先把市电整流为直流，再逆变为测量所需的交流，因而市电电压与频率的波动不会直接传递到测量回路，对介损测试的准确性影响较小；即便供电来自发电机，仪器也能正常运行。

  其五，具备多项保护功能。 当出现过压、过流或高压短路时，仪器会迅速切断高压并发出警告信息；当温度传感器失效或未连接时，同样发出警告信息。中频感应加热炉内另设有限温继电器，当温度超过 120℃ 时继电器释放、加热停止，形成一道温度上限的硬件保护。

  其六，试验参数设置方便。 温度设置范围 0～120℃，交流电压设置范围 200～2200V，直流电压设置范围 0～500V，可按试油与试验要求在上述范围内设定。

  其七，采用大屏幕 TFT 纯彩液晶触控显示器。 显示清晰，只需进行简单设置，仪器即可自动来测试，并自动存储和打印测试结果。

  其八，自带实时时钟。 测试的日期与时间能随测试结果一并保存、显示和打印，便于数据的追溯与归档。

  其九，具备空电极杯校准功能。 测量空电极杯的电容量与介质损耗因数，用以判断空杯的清洗与装配状况；校准数据自动保存，用于相对电容率与直流电阻率的精确计算。这一功能相当于每次测量前先确认容器本身是否干净、装配合格，是从源头控制误差的做法。

  其十，以 RAM9 平台为核心。 该平台负责测量控制与数据处理，使测试具备较高的精度与较快的速度。

  油杯是绝缘油介损与电阻率测量的测量池，它的结构直接决定结果的可信度。GDAT-C1 的油杯按 GB/T5654-2007 采用三电极式结构，极间间距 2mm。三电极的作用能这样理解：

  测量电极：与高压电极之间的油样构成被测电容，测得的电流或电容量大多数来源于这部分油样。

  保护电极：环绕在测量电极周围，把沿油杯内壁与绝缘件表面流过的泄漏电流导走，不让它进入测量回路。

  有了保护电极，测量回路拿到的才是真正穿过试油的那部分信号，杂散电容与表面泄漏被排除在外。极间间距固定为 2mm，也让电容量与电阻率的计算公式有确定的几何参数可代入。油杯的清洗与装配状况，通过空杯校准功能核对，避免因杯体污染或电极装配不到位造成结果偏差。

  绝缘油的介损与电阻率都对温度敏感，同一油样在不一样的温度下测得的数值可能相差明显，因此测量必须在确定的温度下进行，并且要求油温均匀稳定。GDAT-C1 采用中频感应加热配合 PID 控温算法：

  中频感应加热：油杯与加热体不非间接接触，热量通过感应方式传给油杯，避免了接触式加热常见的局部过热问题，油杯受热较为均匀，升温速度也较快。

  PID 控温算法：根据实测温度与设定温度的偏差，按比例、积分、微分规律调整加热功率，把温度稳定在预设值附近，温度测量误差为 ±0.5℃，测温范围为 0～120℃。

  限温继电器：中频感应加热炉内设有限温继电器，当温度超过 120℃ 时继电器释放，加热停止，构成温度上限的硬件保护。

  对使用者的实际意义是：设定温度后不必反复手动干预，仪器会把油温维持在设定值，等热平衡完成后自动进入测量；同时，温度上限既有软件层面的参数限制，也有硬件层面的继电器切断，双重条件下加热过程较为安全。

  介损测量的可信度，很大程度上取决于参考标准件是否稳定、激励电源是否干净。

  标准电容器方面，仪器内部采用 SF6 充气三电极式电容。以气体为介质的电容器，其介质损耗与电容量对环境和温度、湿度的敏感程度较低，因而在仪器长时间使用、环境条件波动的情况下，标准值仍能保持稳定，测量精度不易随时间漂移。

  交流试验电源方面，仪器采用 AC-DC-AC 转换方式：先把市电整流为直流，再由内部电路逆变成测量所需的交流电压。这一路径把市电的电压波动与频率波动隔离在外，测量回路得到的是仪器自身产生的稳定交流。资料中说明，即便供电来自发电机，仪器也能正确运行——对现场试验、野外或供电条件不稳定的场合，这一点较为实用。交流试验电压可在 200～2200V 范围内连续调节，频率为 50Hz，可按试油与规定要求选择施加值。

  绝缘油测试涉及高压与加热，安全设计是整机不可省略的部分。GDAT-C1 在以下环节设置了保护：

  过压、过流与高压短路保护：如果出现上面讲述的情况，仪器迅速切断高压并发出警告信息，避免高压持续施加在油杯与回路之上。

  温度传感器异常保护：温度传感器失效或没有连接时，仪器发出警告信息，提示检查测温回路，避免在温度不可信的状态下继续测量。

  限温继电器：中频感应加热炉内的限温继电器在温度超过 120℃ 时释放，停止加热，防止油温失控。

  高压回路与加热回路的联锁：测量时先建立温度条件，再进行高压施加，各环节按程序顺序执行，减少误操作的可能。

  这些保护并不改变测量方法，但它们决定了仪器在异常工况下能否及时退出，是经常使用中不容忽视的一环。

  空电极杯校准：测量空电极杯的电容量与介质损耗因数，用来判断空杯的清洗与装配状况。校准数据自动保存，在计算相对电容率与直流电阻率时作为背景扣除的依据，使结果更接近油样本身的真实状态。

  参数设置：温度、交流电压、直流电压等试验参数均可在仪器允许的范围内设定，温度设置范围 0～120℃，交流电压设置范围 200～2200V，直流电压设置范围 0～500V。

  显示与操作：采用大屏幕 TFT 纯彩液晶触控显示器，配全中文菜单，界面显示清晰，只需进行简单设置，仪器即可自动来测试，无需复杂的操作培训即可上手。

  数据管理：测试结果可自动存储并打印输出；仪器自带实时时钟，测试的日期与时间随结果一并保存、显示和打印，便于按时间顺序归档与追溯。

  核心平台：仪器以 RAM9 平台为核心，承担测量控制与数据处理，使测试具备较高的精度与较快的速度。

  在这些条件范围内使用，仪器可以正常发挥其测量性能。若试验场所温度偏低、湿度偏高，油样与油杯的温度平衡、表面泄漏电流都会受一定的影响，测量结果的重复性会下降。因此，试验室宜保持温度稳定、湿度受控，并避免油杯附近存在很明显的温度梯度与气流扰动。仪器外型尺寸为 450mm× 410mm×320mm，总重量 25Kg，属于台式仪器，安放时宜置于稳固、水平、便于操作的台面上，并留出散热与接线空间。

  步骤一，试验准备：检查仪器外观与电源线、接地是否完好，确认试验场所温度在 0℃～40℃、相对湿度低于 75%。核对油样标识与试验要求，明确拟用的温度、交流电压与直流电压。

  步骤二，油杯处理：按要求清洗油杯并烘干，检查三电极装配是不是到位、极间间距是否为 2mm，确认无油污、纤维与残留旧油。

  步骤三，空杯校准：把装配好的空油杯接入仪器，测量空杯的电容量与介质损耗因数，核对其是否在合理范围，判断清洗与装配状况；校准数据由仪器自动保存。

  步骤四，装油：将试油缓缓注入油杯至规定刻线，注油过程避免剧烈晃动与产生气泡，静置片刻让气泡逸出。

  步骤五，设定参数：在触控屏上设定试验温度、交流试验电压与直流试验电压，确认设定值在允许范围之内。

  步骤六，升温与热平衡：启动加热，待油温升至设定值并稳定后，继续保持一段时间使油杯与油样达到热平衡，让温度均匀分布。

  步骤七，介损测量：仪器施加交流试验电压，完成电容量与介质损耗因数的测量，并据此计算相对电容率。过程中仪器对空杯校准数据来进行背景扣除。

  步骤八，电阻率测量：切换至直流电压，施加设定的直流试验电压，待电导电流稳定后采集数据，按电极几何参数与所加电压、电流计算直流电阻率。

  步骤九，记录与输出：查看屏上显示的各项结果，仪器自动存储并打印测试结果，日期与时间随结果一并记录，形成可归档的测试记录。

  步骤十，收尾：测量结束后先停止加压、再停止加热，待油杯温度下降后取出油样，按规定处理废油并清洗油杯，保持仪器与台面整洁。

  整个流程中，温度条件是否稳定、油杯是否洁净、装油是否有气泡，是三个需要格外关注的环节。任何一项不到位，都可能让介损或电阻率的数值偏离。

  温度：介损与电阻率都随气温变化。温度偏低时油中极化与导电过程进行得慢，电阻率测得偏高；温度偏高则相反。因此测量须在设定温度下、热平衡完成后进行，并保持温度稳定。

  水分与杂质：油中水分是影响两项指标的常见因素。水分既增加极性损耗，又提高导电性，往往使介损升高、电阻率下降。取样、装油过程中带入的灰尘与纤维同样会影响结果，油杯清洗不彻底也会留下旧油残留。

  气泡：装油时产生的气泡附着在电极表面，会在电场作用下引起局部放电，使介损数值偏高。注油宜缓慢，装好后静置排气。

  油杯清洗与装配：油杯是测量的基础件，杯体污染或电极装配不到位，会改变电极间的几何条件与表面泄漏路径。空杯校准功能正是用来核查这一环节。

  电压选择：不同试验电压下测得的介损可能不一致，应按标准或试验要求选择电压并在同一电压下比较结果；电阻率测量同样要在设定的直流电压下等待电流稳定。

  供电与环境：仪器虽采用 AC-DC-AC 转换以隔离市电波动，但试验场所若存在较强的电磁干扰、明显的温度梯度或气流，仍会影响测量的稳定性。稳定、洁净、安静的试验环境有助于获得可重复的数据。

  油杯的清洗与存放：每次测量后及时清洗油杯并按规程烘干，长期不用时应存放在洁净、干燥处，避免电极表面氧化或落尘。

  空杯校准的运用：在每次更换油杯状态、清洗或重新装配后，宜先做一次空杯校准，核对电容量与介损是不是正常，再进入正式测量。

  触控屏与机箱：保持显示器与机箱表面清洁，避免用湿布直接擦拭带电部件；仪器安放应避免剧烈震动与阳光直射。

  加热与温控部件：按时进行检查温度传感器与加热回路是否工作正常，观察升温是否平稳、限温继电器是否可靠。

  高压与接地：检查高压连接部位是不是清洁、接触良好，仪器接地可不可靠，避免高压泄漏与干扰。

  长期停用：长期停用后重新启用时，宜先通电观察各显示与保护功能是不是正常，再做空杯校准与试测，确认状态无误后再正式投入使用。

  数据管理：定期整理仪器内存储的测试记录与打印资料，按时间顺序归档，便于横向比较与追溯。

  变压器油的例行检测：变压器油在运行中会逐渐受潮、氧化，介损与电阻率是判断油品要不要处理的重要依据。用同一台仪器测出两项指标，可以对油品状态作较完整的判断。

  互感器、套管与断路器的充油检测：这些设备的绝缘油同样需要定期检测介损与电阻率，一体化仪器便于在现场或试验室完成测试。

  绝缘油的生产与验收：新油出厂或入库验收时，需按标准测相对电容率、介质损耗因数与直流电阻率，仪器可按批次逐样测定并记录结果。

  油品处理前后的效果对比：滤油、脱气、脱水等处理前后分别测量介损与电阻率，可以直观反映处理效果，为是否继续处理提供依据。

  电力检修与预防性试验：在设备检修、预防性试验中，对充油设备绝缘油进行介电性能测试，配合其他检验测试的项目共同评估绝缘状态。

  科研与教学：在绝缘材料与油品研究的试验室中，可对油样在不一样的温度、不同电压条件下的介损与电阻率进行测定，观察其变化规律。

  油品质量争议的复测：当对油品质量有疑问时，用同一油杯、同一温度条件复测两项指标，结果具备较好的可比性，便于分析。

  一体化与小体积：把介损油杯、温控、电桥、交流电源、标准电容器、高阻计与直流高压源集成在一台机箱内，减少外接部件与接线，降低试验现场的布置难度，也使两项测量在同一条件下完成。

  供电条件的适应性：采用 AC-DC-AC 一类转换方式，使仪器在市电波动、甚至发电机供电的场合仍能正常工作，扩展了设备的可用场合。

  自动化与智能化：参数设定后由仪器自动完成升温、平衡、加压、测量、计算与存储，触控界面与全中文菜单逐步降低了操作门槛。

  数据的可追溯：内置实时时钟，测试日期与时间随结果保存、显示与打印，配合存储与打印功能，使测试记录便于追溯与管理。

  标准件的稳定性设计：采用 SF6 充气三电极式标准电容器一类结构，减少环境温湿度对标准值的影响，使仪器在经常使用后仍能保持精度。

  安全保护的完备化：过压、过流、高压短路、温度传感器异常、温度超限等保护逐项设置，让高压与加热过程在异常时能及时退出。

  绝缘油的介质损耗因数与直流电阻率，是判断充油电气设备绝缘状态的两项基础指标；两项数值只有在同一油杯、同一温度条件下测得，才具备互相印证与横向比较的价值。全自动绝缘油介损电阻率测试仪 GDAT-C1 以 GB/T5654-2007 为设计依据，把介损油杯、温控系统、介损测试电桥、交流试验电源、标准电容器、高阻计与直流高压源集成于一体，在同一流程中完成相对电容率、介质损耗因数与直流电阻率的测定。三电极式油杯、中频感应加热配合 PID 控温、SF6 充气标准电容器、AC-DC-AC 交流试验电源以及多项保护与校准功能，构成了它稳定测量的基础；触控界面、自动存储打印与实时时钟，则让测试记录的形成与归档更为便利。理解各项技术指标的含义、把握温度与油杯状态这两个关键环节、按规范流程操作并做好日常维护，是让这台仪器持续给出可信数据的要点。

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