介質損耗角正切、介質損耗指數測量

介電損耗是絕緣材料在電場影響下耗散的能量。

電介質在電場中耗散能量的能力通常用介電損耗角、介電損耗角正切來表徵……在測試中，電介質被認為是電容器的電介質，測量其電容和角度。 δ，補充電容電路中電流和電壓之間的相位角為90°。這個角度稱為介電損耗角。

在交流電壓下，電流在絕緣體中流動，電流與施加的電壓同相，角度為 φ（圖 1），小於 90 度。由於存在主動阻力，電子郵件以小角度 δ 出現。

米。 1.有損耗的通過電介質的電流矢量圖： U — 電介質上的電壓； I 是通過電介質的總電流； Ia、Ic——分別為總電流的有源分量和容性分量； ϕ 為施加電壓與總電流之間的相移角； δ 是總電流與其電容分量之間的角度

電流的有功分量Ia與容性分量Ic之比稱為介質損耗角的正切，用百分比表示：

在沒有損耗的理想電介質中，角度 δ = 0，因此 tan δ = 0。潤濕和其他絕緣缺陷會導致介電損耗電流的有效分量和 tgδ 增加。由於在這種情況下，有源元件的增長速度遠快於電容元件，因此 tan δ 指標反映了絕緣狀態的變化及其損耗。使用少量的絕緣材料，就可以檢測出已發展的局部和集中缺陷。

介電損耗角正切測量

為了測量電容和介電損耗角（或 tgδ），電容器的等效電路表示為一個理想電容器與一個有源電阻串聯（串聯電路）或一個理想電容器與一個有源電阻並聯（並聯電路） ).

對於串聯電路，有功功率為：

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

對於並聯電路：

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

其中 B. — 理想電容器的電容量；R — 有源電阻。

介質損耗感測角通常不超過百分之一或十分之一（因此介質損耗角通常以百分比表示），則1+tg2δ≈1，串並聯等效電路損耗P=U2ωtgδ，tgδ=1/ ( ωCR)

損耗值與施加在電介質上的電壓和頻率的平方成正比，在選擇高壓和高頻設備的電絕緣材料時必須考慮到這一點。

隨著施加到電介質的電壓增加到一定值 UО，存在於電介質中的氣體和液體夾雜物開始電離，而由於電離引起的額外損失，δ 開始急劇增加。在 U1，氣體被電離和還原（圖 2）。

米。 2、電離曲線tgδ=f(U)

在低於 UО（通常為 3 — 10 kV）的電壓下測得的平均介電損耗角正切。選擇電壓以方便測試設備，同時保持足夠的儀器靈敏度。

這意味著在 20°C 的溫度下歸一化的介電損耗正切 (tgδ)，因此測量應在接近歸一化溫度 (10 — 20 ОС) 的溫度下進行。在此溫度範圍內，介電損耗的變化很小，對於某些類型的絕緣，測量值無需重新計算即可與 20°C 的歸一化值進行比較。

為了消除洩漏電流和外部靜電場對被測物和測量電路周圍測量結果的影響，安裝了保護環和屏幕形式的保護裝置。接地屏蔽的存在會導致雜散電容；為了補償它們的影響，通常採用保護方法——電壓值和相位可調。

它們是最常見的 電橋測量電路 電容正切和介電損耗。

由導電橋引起的局部缺陷最好通過測量直流絕緣電阻來檢測。 tan δ 的測量使用 MD-16、P5026 (P5026M) 或 P595 類型的交流電橋進行，這些電橋本質上是電容表（先靈電橋）。橋的示意圖如圖1所示。 3.

該方案確定了串聯無損電容C和電阻R的等效電路對應的隔離結構參數，其中tanδ=ωRC，其中ω為網絡的角頻率。

測量過程包括通過依次調整電阻器的阻值和電容器盒的電容來平衡（平衡）橋式電路。當橋樑處於平衡狀態時，如測量裝置 P 所示，等式成立。如果電容 C 的值以微法拉表示，則在網絡的工業頻率 f = 50 Hz 下，我們將得到 ω = 2πf = 100π，因此 tan δ% = 0.01πRC。

P525 電橋的示意圖如圖 1 所示。 3.

米。 3、交流測量電橋P525原理圖

根據現場的絕緣等級和容量，可以測量高達 1 kV 和高於 1 kV (3-10 kV) 的電壓。電壓測量變壓器可以用作電源。該橋與外部空氣電容器 C0 一起使用。測量tanδ時所含設備示意圖如圖1所示。 4.

米。 4、測量介質損耗角正切時試驗變壓器接線圖：S——開關； TAB——自耦變壓器調整； SAC — 測試變壓器 T 的極性開關

使用了兩個橋式開關電路：所謂的正常或直通，其中測量元件 P 連接在被測絕緣結構的電極之一和地之間，以及倒置的，它連接在被測絕緣結構的電極之間物體和橋的高壓端子。當兩個電極都與地面隔離，反向時使用正常電路 - 當其中一個電極牢固地連接到地面時。

必須記住，在後一種情況下，橋樑的各個元件將處於完全測試張力下。根據現場的絕緣等級和容量，可以在高達 1 kV 和高於 1 kV (3-10 kV) 的電壓下進行測量。電壓測量變壓器可以用作電源。

該電橋與外部參考空氣電容器一起使用。橋樑和必要的設備放置在靠近測試場地的地方，並安裝了圍欄。試驗變壓器 T 引至模型電容 C 的導線，以及電橋 P 的連接電纜均帶電壓，必須與接地物體至少相距 100-150 mm。調節裝置 TAB (LATR) 必須與橋至少保持 0.5 m 的距離。電橋、變壓器和穩壓器外殼以及變壓器次級繞組的一個端子必須接地。

指標 tan δ 通常在操作開關設備區域測量，由於測試對象和開關設備元件之間始終存在電容連接，因此影響電流流過測試對象。該電流取決於影響電壓的電壓和相位以及連接的總電容，可能導致對絕緣狀況的錯誤評估，尤其是對於電容較小的物體，特別是套管（高達 1000-2000 pF).

平衡電橋是通過反複調整電橋電路的元件和保護電壓來完成的，平衡指示器包含在對角線中或屏幕與對角線之間。如果沒有電流通過同時包含平衡指示器，則該橋被認為是平衡的。

橋樑平衡時

Gde f 是為電路供電的交流電的頻率

° Cx = (R4 / Rx) Co

選擇的恆定電阻 R4 等於 104/π Ω 在這種情況下，tgδ = C4，其中電容 C4 以微法拉表示。

如果測量的頻率 f'不是 50Hz，則 tgδ = (f'/50) C4

當對小段電纜或絕緣材料樣品進行介電損耗正切測量時；由於容量低，需要電子放大器（例如，增益約為 60 的 F-50-1 型）。請注意，電橋考慮了將電橋連接到測試對象的導線中的損耗，測得的介電損耗正切值在 2πfRzCx 時更有效，其中 Rz — 導線的電阻。

當根據倒橋方案進行測量時，測量電路的可調元件處於高電壓下，因此橋元件的調整要么使用絕緣棒在一定距離內進行，要么操作員被放置在帶有測量的公共屏幕中元素。

變壓器和電機的介電損耗角的正切值是在每個繞組和帶有接地自由繞組的外殼之間測量的。

電場效應

區分電場的靜電效應和電磁效應。全屏蔽排除了電磁影響。測量元件放置在金屬外殼中（例如電橋 P5026 和 P595）。靜電影響是由開關設備和電源線的帶電部件產生的。影響電壓矢量可以佔據相對於測試電壓矢量的任意位置。

有幾種方法可以減少靜電場對 tan δ 測量結果的影響：

• 切斷產生影響場的電壓。這種方法是最有效的，但並不總是適用於消費者的能源供應；

• 從影響區域撤回測試對象。目標實現了，但運輸該物體是不可取的，而且並不總是可能的；

• 測量 50 Hz 以外的頻率。它很少使用，因為它需要特殊設備；

• 錯誤排除的計算方法；

• 一種影響補償方法，其中測試電壓的矢量與受影響場的 EMF 對齊。

為此，電壓調節電路中包含一個移相器，當測試對象關閉時，實現電橋平衡。在沒有相位調節器的情況下，一個有效的措施可以是從三相繫統的這個電壓（考慮到極性）為電橋供電，在這種情況下測量結果將是最小的。用不同極性的測試電壓和連接的橋式檢流計進行四次測量通常就足夠了；它們既可獨立使用，也可用於改善通過其他方法獲得的結果。