电气设备的介质失角正切值试验.doc

电气设备的介质损失角正切值试验 电介质就是绝缘材料。当研究绝缘物质在电场作用下所发生的物理现象时，把绝缘物质称为电介质；而从材料的使用观点出发，在工程上把绝缘物质称为绝缘材料。既然绝缘材料不导电，怎么会有损失呢？我们确实总希望绝缘材料的绝缘电阻愈高愈好，即泄漏电流愈小愈好，但是，世界上绝对不导电的物质是没有的。任何绝缘材料在电压作用下，总会流过一定的电流，所以都有能量损耗。把在电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。 如果电介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化（发脆、分解等），如果介质温度不断上升，甚至会把电介质熔化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。 在外加交流电压作用下，绝缘介质就流过电流，电流在介质中产生能量损耗，这种损耗成为介质损耗。介质损耗很大时，就会使介质温度升高而老化，甚至导致热击穿。因此，介质损耗的大小就反映了介质的优劣状况。 当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容并联组成的等值电路，如图（a）所示。根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图（b）所示。 图 在绝缘物上加交流电压时的等值电路及相量图 （a）介质等值电路 （b）等值电路电流、电压相量 由相量图可知，介质损耗由产生，夹角大时，就越大，故称为介质损失角，其正切值为 介质损耗 由上式可见，当U、C一定时，P正比于，所以用来表征介质损耗。 测量（）的灵敏度较高，可以发现绝缘的整体受潮、劣化、变质及小体积设备的局部缺陷。 介质损失角正切值的测量原理 介质损角正切的测量方法很多，从原理上来分，可分为平衡测量法和角差测量法两类。传统的测量方法为平衡测量法，即高压西林电桥法。由于技术的发展和检测手段的不断完善，角差测量法使用的越来越普遍。 （一）用高压西林电桥法测量tgδ 当绝缘受潮、老化时，有功电流将增大，也增大。通过测可以反映出绝缘的分布性缺陷。如果缺陷是集中性的，有时测就不灵敏，这是因为集中性缺陷为局部的，可以把介质分为缺陷和无缺陷的两部分；无缺陷的部分为R1和C1的并联；有缺陷部分为R2和C2的并联。则： （1-10） （1-11） （1-12） 当有缺陷部分占的比例很小时，就很小，所以测整体的时就不易发现局部缺陷。 在《电力设备预防性试验规程》中对电机、电缆等绝缘，因为缺陷的集中性及体积较大，通常不做此项试验；而对套管、电力变压器、互感器、电容器等则做此项试验。 我国目前使用的测试验装置有西林电桥（图给出了QS1西林电桥的三种试验接线），M型介质试验器，还有P5026M型交流电桥、GWS-1型光导微机介质损耗测试仪等，具体的使用方法可参见制造厂说明。本节主要介绍西林电桥法测量。 西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗（）的标准电容器CN组成；两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如图所示。各桥臂的导纳为 调节R3、C4使电桥达到平衡时，应满足 即 （-13） 解此方程，实部、虚部分别相等，可得 （-14） （-15） 当tgδ0.1，误差允许不大于1%时，式（-15）可改写为 （-16） 高压西林电桥是用于工频高压，于是ω=2πf=100π是固定的；同时电桥中的R4取，也是固定的，这时 tgδ=ωR4C4=KC4×106 （-17） 式中C4的单位是F，若C4以μF计则上式可写为 tgδ=KC4 （-18） 式中 K=F-1。 于是C4就可以直接为tgδ。在西林电桥上tgδ是直读的。Cx是按R3的读数，通过式（-15）计算得出。CN一般都用100pF，个别也有用50pF或1000pF，但都是固定已知值。 高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只要把试品和标准电容器放在高压保护区，用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上，则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全，而且测量准确度较高，但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。 图-16 QS1型西林电桥原理接线 （a）正接线 （b）反接线 （c）对角线接线 Zx—被测绝缘阻