介電常數(shu)和介質損耗測(ce)試儀(yi)成本價適用標準：

GBT1409-2006測量(liang)電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下(xia)電容率和介質損耗因數的推薦方(fang)法

介電常數和介質損耗測試儀成本價工作特(te)性：

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.  夾具插頭間距(ju)：25mm±1mm

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

工作原理：

本測(ce)(ce)試(shi)裝置是由二只測(ce)(ce)微電容器組(zu)成，平板電容器一(yi)般(ban)用來夾(jia)持(chi)被測(ce)(ce)樣品，

園筒電容(rong)器是一只分(fen)辨率高達0.0033pF的線性可變電容(rong)器，

配用儀器(qi)作為指示儀器(qi)，絕緣材料的損耗角正切(qie)值是通過被測樣(yang)(yang)品放(fang)進平板電容(rong)器(qi)和不放(fang)進樣(yang)(yang)品的Q

值(zhi)變化，由園筒(tong)電(dian)容(rong)器的刻(ke)度(du)讀(du)值(zhi)變化值(zhi)而換算得(de)到(dao)的。

同時，由平板電容(rong)器(qi)的(de)刻度讀值(zhi)變化而換(huan)算(suan)得到(dao)介電常數。

使用方法：

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(yang)品厚度可在(zai)1～5mm之間(jian)，如太薄或太厚則測試(shi)精度就會下(xia)降，樣(yang)品要盡(jin)可能平(ping)直。

下(xia)面(mian)推薦(jian)一種能提(ti)高測試精確性(xing)的方法：準備二片厚0.05mm的園形錫膜，

直徑和(he)平板(ban)電容器極片*，錫膜兩面(mian)均勻地涂上一層薄(bo)薄(bo)的凡士(shi)林(lin)，它起粘著作(zuo)用，

又能排(pai)除接觸面(mian)之(zhi)間殘余空氣，

把(ba)錫(xi)膜再粘在平板電容器兩(liang)個極片(pian)上(shang)，粘好后(hou)，極片(pian)呈(cheng)鏡面(mian)狀為佳，然(ran)后(hou)放(fang)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)儀器主調諧電容置于(yu)(yu)zui小電容量，微調電容置于(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. 調節平板電容器測(ce)微桿，使二極片相接為止，讀取刻度值(zhi)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7mm處(chu)(chu)（該值不(bu)是(shi)的(de)，我們一(yi)般在測的(de)時候(hou)放到(dao)7mm處(chu)(chu)就可以測了(le)，不(bu)過(guo)有的(de)時候(hou)在做到(dao)h步0驟時順時針旋轉完刻度(du)了(le)Q值還沒有達到(dao)一(yi)半，這時就要適(shi)當的(de)把7mm刻度(du)調整到(dao)9mm或更大(da)了(le)）。

g. 改變(bian)配合(he)儀器頻率，使之諧振，讀得Q值。

（如果測試(shi)材料(liao)樣片有“要求的測試(shi)頻率(lv)”，那(nei)么就先把頻率(lv)定(ding)位到該頻率(lv)，然后再調節儀(yi)器(qi)的主調電容，使儀(yi)器(qi)諧振(zhen)（即(ji)儀(yi)器(qi)的Q值顯示為(wei)zui大）；

如果不知道在頻(pin)率下測(ce)試(shi)的話，我們一般把頻(pin)率放在1MHz下來調試(shi)，然后再調節主調電容使儀器工作(zuo)）。

h. 先順時針方(fang)向，后逆時針方(fang)向，調節園筒電容器，

讀取(qu)當儀器指示Q值為原(yuan)值的一半時(shi)測微桿上(shang)二個刻(ke)度值，取(qu)這二個值之差，記(ji)為M1。

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

然后調(diao)節園(yuan)筒電容(rong)器，看儀器的(de)Q值顯示為原來的(de)一半時(shi)，

讀(du)取園筒電容(rong)器上邊的刻(ke)度(du)為(wei)多少，要順時針和(he)逆時針旋轉兩次取兩個刻(ke)度(du)值；

如果園筒電容器順時(shi)針轉到0刻度時(shi)Q值還(huan)沒有到一(yi)半，

那么就要返(fan)回到第f步(bu)驟把(ba)園筒(tong)電容器(qi)置于9mm處或更大，重新操作）。

i. 再(zai)調(diao)節園筒(tong)電(dian)容(rong)器，使儀器再(zai)次(ci)諧振（即把園筒(tong)電(dian)容(rong)器調(diao)回(hui)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款操作一樣，得到新(xin)的二個值之差，記為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(fen)壓片料(liao)等，進行相對(dui)測量，其(qi)測試方法就非常簡便、實(shi)用，采取被測樣品(pin)和標(biao)準樣品(pin)相比較

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(zhi)變(bian)化(hua)(hua)，如Q值(zhi)變(bian)化(hua)(hua)很小(xiao)，說明標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)(pin)和被測樣(yang)品(pin)(pin)高頻損耗(hao)值(zhi)*，

反之說明二者性(xing)能(neng)有區別(bie)，如(ru)園筒(tong)電容器(qi)(qi)調節(jie)不(bu)能(neng)再諧(xie)振，通(tong)過調節(jie)儀器(qi)(qi)頻(pin)率(lv)才能(neng)諧(xie)振，且頻(pin)率(lv)

變化較(jiao)大(da)，說明(ming)被測樣(yang)品和標準樣(yang)品的配用原材料(liao)相差較(jiao)大(da)。

維(wei)修(xiu)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(kong)）中是8.85×10的-12次方法拉第/米(mi)（F/m）。在其它的材料中，介電系數可能差

別很大(da)(da)，經常(chang)遠大(da)(da)于真空中的(de)數值，其符號是eo。 在工程應用(yong)中，介(jie)電(dian)(dian)系數時常(chang)在以(yi)相(xiang)對介(jie)電(dian)(dian)

系數的形式被(bei)表(biao)達，而不(bu)是值。如果eo表(biao)現(xian)自由空間（是，8.85×10的-12次方(fang)F/m）的介電(dian)

系數，而且(qie)e是在材(cai)料(liao)中的介電(dian)系數，則這(zhe)個材(cai)料(liao)的相對介電(dian)系數（也叫(jiao)介電(dian)常數）由下式給出

： ε1＝ε / εo＝ε×1.13×10的11次方 很多不同的物(wu)質(zhi)的介電常數超過(guo)1。這些物(wu)質(zhi)通(tong)常被

稱為(wei)絕(jue)緣(yuan)體材料，或是(shi)絕(jue)緣(yuan)體。普遍使(shi)用的(de)絕(jue)緣(yuan)體包(bao)括玻璃，紙，云母，各種不(bu)同的(de)陶瓷，聚乙

烯(xi)和(he)特定的金屬(shu)氧化物。絕緣體(ti)被用(yong)于(yu)交流電.泡沫塑料用(yong)聚苯乙烯(xi)、聚氯乙烯(xi)、聚氨基(ji)甲(jia)酸酯

等(deng)樹(shu)脂制成(cheng) 聚苯乙烯2.4～2.6 ,介電(dian)常數(shu)有相對介電(dian)常數(shu)和(he)有效介電(dian)常數(shu)之分(fen)，平時我(wo)們說的(de)

介(jie)電(dian)(dian)(dian)常數就是(shi)(shi)相(xiang)對介(jie)電(dian)(dian)(dian)常數，硅(gui)的相(xiang)對介(jie)電(dian)(dian)(dian)常數是(shi)(shi)11.9 .（AC），聲音電(dian)(dian)(dian)波（AF）和無線電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)波

（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

不可少。電介(jie)質(zhi)損(sun)耗角是一項反(fan)映高壓電氣設備絕(jue)緣性能(neng)的重要指(zhi)標。本(ben)文(wen)介(jie)紹了(le)介(jie)質(zhi)損(sun)耗角的

基本概(gai)念和其(qi)意義，簡單分析(xi)了(le)介質損耗角檢測的方(fang)法(fa)。

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(fa)電機、變壓器，還(huan)是小(xiao)型設備如電力電容器、絕緣子等，一旦發(fa)生失效(xiao)，必將(jiang)引起局部甚至

全部地區(qu)的停電。而導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)失效的主要原(yuan)因是其絕(jue)緣性能(neng)的劣化。絕(jue)緣劣化有很(hen)多原(yuan)因，不僅

電(dian)應力(li)可引起絕(jue)緣(yuan)劣化，導致絕(jue)緣(yuan)故障，而且機械力(li)或熱得作用，或者和電(dian)場的共同作用，zui終

也(ye)會發(fa)展(zhan)為(wei)絕緣性故障(zhang)。鑒于(yu)絕緣故障(zhang)在電(dian)力(li)故障(zhang)中所占的比重(zhong)及其后果的嚴(yan)重(zhong)性，電(dian)力(li)運行(xing)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(ta)們分別(bie)以四個(ge)主要參數，即(ji)電導(dao)率（或絕緣電阻率）、介(jie)電常數、介(jie)質損耗角正切和(he)擊穿場強

來表示。電介質損(sun)耗角是一項反(fan)映高壓電氣設備絕緣性能的重(zhong)要指標(biao)。電介質損(sun)耗角的變(bian)化可反(fan)

映受潮、劣(lie)化變(bian)質(zhi)或絕緣(yuan)中氣(qi)體(ti)放電等絕緣(yuan)缺陷，因此測(ce)量介(jie)質(zhi)損(sun)耗角是研究(jiu)絕緣(yuan)老化特征及在

線監(jian)視絕緣狀況的(de)一(yi)項重要內容。而(er)在(zai)實際測量中，由(you)于電介(jie)質損(sun)耗很小(xiao)，所以需(xu)要測量系(xi)統(tong)有

較(jiao)高的測量精度，這樣才能正確及時地反映電介質損耗的變(bian)化。對于電容型(xing)絕(jue)緣設備，通過對其

介質特性的(de)監視，可以(yi)發(fa)現尚處(chu)于早期(qi)發(fa)展階段的(de)缺陷。

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

采用介質損(sun)耗(hao)角(jiao)正切tanδ作為綜合反映(ying)電(dian)介質損(sun)耗(hao)特性優劣(lie)的指標，測量和監(jian)控(kong)各種電(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

。在電容(rong)電流I1在加(jia)壓瞬間數值很大，但迅(xun)速下降到零，是一極(ji)短暫(zan)的充電電流；吸收電流I2則

隨著加電壓時間(jian)增長而逐漸減(jian)小(xiao)，比(bi)充(chong)電電流的下降(jiang)要慢得多，約(yue)經數十(shi)分(fen)鐘(zhong)才衰減(jian)到零，具體

時間長(chang)短取決于絕緣的(de)類型、不均勻程度(du)和結構；傳導電流I3是*長(chang)期存在的(de)電流分(fen)量。這(zhe)三(san)

個電(dian)流(liu)分量加(jia)在一起(qi)即得出吸收曲(qu)線，如(ru)圖1—3所示(shi)。上述三條支路(lu)等(deng)值電(dian)路(lu)可進(jin)一步簡化為電(dian)

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.等(deng)值(zhi)電(dian)路1.并(bing)聯(lian)等(deng)值(zhi)電(dian)路如(ru)果把圖1—2中的電(dian)流(liu)歸(gui)并(bing)成由有功(gong)電(dian)流(liu)和無功(gong)電(dian)流(liu)兩(liang)部分組(zu)成，

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(ci)時(shi)電路(lu)的(de)功率損耗為：P=U2R=U2ωCPtanδ可見(jian)與(yu)式（

1--1）所得(de)介質(zhi)損(sun)耗*相同。2.串(chuan)(chuan)聯(lian)等值(zhi)電(dian)路用一(yi)只理(li)想的(de)無(wu)損(sun)耗電(dian)容CS一(yi)個電(dian)阻r相串(chuan)(chuan)聯(lian)的(de)

等值電路(lu)來代替，如果1—3a所(suo)示。且由如1—3b的(de)向量圖可得：tanδ=IrIω=ωCr由于r=tanδ

ωCS，I=cSωCS=UcosδωCS，所以電(dian)路(lu)的功率損耗(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)聯等值電(dian)路中的電(dian)阻r要(yao)比并聯等值電(dian)路中的電(dian)阻R小得多圖1—3 電(dian)介質的簡化(hua)串(chuan)聯等值電(dian)

路(lu)及向量a  串聯等值電(dian)路(lu)       b  向量

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(fan)映絕緣的(de)整體性缺陷（例如全面老化）和小電(dian)容(rong)試品中的(de)嚴重(zhong)局部(bu)缺陷。由于tanδ隨電(dian)壓而

變化(hua)的曲線(xian)，可判斷絕緣是否(fou)受(shou)潮、含有氣泡及老化(hua)程(cheng)度。但是測量tanδ不能靈敏(min)地反映(ying)大(da)容

量發(fa)電機、變(bian)壓(ya)器(qi)和電力電纜絕緣中的局部性缺(que)陷，這是(shi)應(ying)盡可能將這些設備分解成(cheng)幾部分，然

后分別測量它們的(de)(de)tanδ，tanδ值得測量，zui常用的(de)(de)是高壓(ya)交流電橋，即西林電橋法。

液體(ti)介電常數(shu)測(ce)(ce)量儀鑒別危險(xian)品原理分(fen)析 物質的檢(jian)測(ce)(ce)分(fen)為定(ding)(ding)量檢(jian)測(ce)(ce)、定(ding)(ding)性(xing)檢(jian)測(ce)(ce)和否(fou)定(ding)(ding)檢(jian)測(ce)(ce)。定(ding)(ding)量檢(jian)測(ce)(ce)

既要判斷被檢(jian)(jian)測物質(zhi)包含哪些成分，還要能檢(jian)(jian)測每種成分的含量，如質(zhi)譜(pu)檢(jian)(jian)測和各種光譜(pu)檢(jian)(jian)測。定性

檢測只(zhi)要(yao)求(qiu)判定是不某(mou)種(zhong)物質，如離子遷移譜等。而否定檢測只(zhi)要(yao)給(gei)出被檢測物質是否包含(han)某(mou)一種(zhong)或幾種(zhong)特定成分

。這三種檢測(ce)方法各有(you)各的(de)特點，定量檢測(ce)準確(que)，但是(shi)一般(ban)檢測(ce)時間(jian)長；否定檢測(ce)為排除性(xing)檢測(ce)

，但是能夠批量(liang)快(kuai)速鑒(jian)別(bie)，定性檢測(ce)介(jie)與兩者之間。 在安全(quan)檢測(ce)領域，采用否(fou)定檢測(ce)方式可以(yi)

實現快速(su)預(yu)鑒別。如在液(ye)體(ti)危險(xian)品檢(jian)測中(zhong)，通(tong)過否定檢(jian)測方(fang)式，可以快速(su)鑒別液(ye)體(ti)中(zhong)是否可能含

有危(wei)險品。本文基(ji)于否(fou)定(ding)檢測(ce)的實(shi)際需求，給出(chu)一種通過測(ce)量微波反射(she)能力，實(shi)現快速檢測(ce)瓶裝(zhuang)

（玻(bo)璃、塑(su)料和瓷器）液體是否(fou)含有某幾(ji)種(zhong)(zhong)特(te)定危險(xian)品(pin)中(zhong)的一種(zhong)(zhong)或幾(ji)種(zhong)(zhong)。 物質的介電(dian)常數(shu)是一

種物(wu)質與微(wei)波(bo)相互作用研(yan)究中的重要(yao)參數(shu)，在(zai)微(wei)波(bo)作用下，了解液體介(jie)電(dian)常數(shu)，可(ke)以進(jin)一步了解

其對微波吸收和(he)反射(she)的(de)情況(kuang)。采用微波發射(she)裝置發射(she)微波照射(she)被測液體(ti)，發射(she)能量可以(yi)非常低，

通(tong)過測量液體反射微波(bo)能量實現快速鑒別液體中是否含有某幾種特(te)定危險品。 這里采用的微波(bo)

工作(zuo)頻率在１０ＧＨｚ左右，屬于厘米波，其特點是遇(yu)到障礙物反射能(neng)力(li)強，與極性(xing)分(fen)子的熱化(hua)

學效應明顯（微波吸收(shou)），對塑料(liao)、玻璃(li)和陶瓷等材