介質(zhì)損耗是絕緣介質(zhì)在交流電場作用下的能量損失。在一定的電壓和頻率下，反映絕緣介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量消耗的大小，它與介質(zhì)體積尺寸大小無關(guān)。數(shù)值上為介質(zhì)中的電流有功分量與無功分量的比值，它的大小用介質(zhì)損失角的正切值tgδ表示，是一個(gè)無量綱的數(shù)。
用介質(zhì)損失角的tgδ來判斷電氣設(shè)備的絕緣狀況是一種傳統(tǒng)的、比較靈敏有效的方法。絕緣能力的下降直接反映為介損增大，進(jìn)一步就可以分析絕緣下降的原因，如絕緣受潮、絕緣油受污染、老化變質(zhì)等等。
1 介質(zhì)損耗產(chǎn)生的原因
由復(fù)合材料絕緣體的等值電路圖（下圖）可分析得出，凡是帶有電阻性的電路，其能量的轉(zhuǎn)變是以能量消耗的形式出現(xiàn)；而帶有電容電路中能量的轉(zhuǎn)變是以能量儲(chǔ)存的形式出現(xiàn)，能量并沒有消耗，在一定條件下又可進(jìn)行轉(zhuǎn)換被釋放出來。所以能量被損耗的是電阻電路的那一部分，稱為有功分量；電容電路中被儲(chǔ)存的那一部分，稱為無功分量，能量并沒有消耗。向量圖如下：
2 介質(zhì)損失的物理意義
在交流電路中，電壓的大小和方向是隨時(shí)間的變化而變化的。這個(gè)變化的過程，意味著介質(zhì)在電場的作用下產(chǎn)生極化，即產(chǎn)生電荷的積累、消失、偶極子極化方向的改變以及它們之間的相互摩擦等，這個(gè)過程都會(huì)發(fā)生能量消耗；加上電容并非“理想電容”，對電容性電路充電也回發(fā)生能量損耗。所以，無論絕緣介質(zhì)的絕緣性能多么好，在交流電場作用下，都會(huì)發(fā)生能量的消耗。也就是說，任何絕緣介質(zhì)都存在損耗，只是大小不同而已。
3 介質(zhì)損失角δ的意義
由向量圖可以看出，δ的正切值為電路中有功分量與無功分量之比，有功部分越大，則δ越大；有功部分越小，則δ越小。因此，可以利用δ的大小來反映有功分量的大小，即反映出介質(zhì)損耗的大小。在一定頻率下的交流電場中，當(dāng)某一定電壓施加給某*緣介質(zhì)，某損耗與tgδ成正比，tgδ能反映介質(zhì)的損耗特性，故δ稱介質(zhì)損耗角。
4 提高測量tgδ值準(zhǔn)確度的方法
在現(xiàn)場測試tgδ值時(shí)，由于被試物受電場、磁場、表面泄漏的影響，使得測試tgδ很困難，往往由于這些干擾的作用，使得tgδ值不真實(shí)。同時(shí)，被試品絕緣材料、結(jié)構(gòu)不同，環(huán)境和運(yùn)行狀況溫度不同，tgδ值受溫度的影響也很大。因此，要在測試中正確得出tgδ值，必須排除外界各種因素干擾，將不同溫度下的tgδ值進(jìn)行換算，以獲得真實(shí)被試品tgδ值，為判斷被試品絕緣提供準(zhǔn)確的依據(jù)。
4.1 除電場干擾
（1）屏蔽法。此法只適于試品體積小的設(shè)備（如變壓器套管）。在試驗(yàn)中，將試品用金屬罩或金屬網(wǎng)罩住，并將金屬網(wǎng)罩接入屏蔽E或地，使干擾電流不流經(jīng)測量系統(tǒng)，只進(jìn)入屏蔽或直接入地，這樣可使tgδ不受外界電場影響。
（2）倒相法。將試驗(yàn)電源的選取輪流由A、B、C三相分別選擇，并且每相又在正反兩種極性下測出試品介損值tgδ1和tgδ2，在三相中選取tgδ1和tgδ2中差值zui小的一組，然后取其平均值作為試品的tgδ近似值。這種的試驗(yàn)結(jié)果是近似的，其近似程度與二者相位有關(guān)，所以比較的方法是移相法。
（3）移相法。由于干擾電源一定時(shí)，干擾電源的相位也是一定的，我們采用移相器使試驗(yàn)電源進(jìn)入被試品中的電流是可變的，調(diào)節(jié)移相器，使被試品中的電流與干擾電源電流同同相或反相即可使測得的tgδ與真實(shí)值一致；反相再測一次，取其平均值。此法與倒相法相比，倒相法每次倒相一次只能將試驗(yàn)電源相位移相120°，而移相法則可利用移相器使電源從0°~360°范圍內(nèi)變化，所以倒相法是移相法的一種特例。
4.2 除表面泄露
當(dāng)試品電容量較小且表面受潮臟污時(shí)，消除表面泄漏對tgδ值的影響是很重要的，一般在現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，用軟裸金屬線或金屬片緊貼試品表面繞成屏蔽環(huán)并與電橋的屏蔽相接，使表面泄漏電源不經(jīng)橋臂而直接引回電源。屏蔽環(huán)的裝設(shè)應(yīng)盡量靠近被試品的接線端，以減小對原電場分布的改變。
4.3 消除磁場干擾
在試驗(yàn)前，先檢查是否有磁場干擾。為了減小干擾，通常使電橋遠(yuǎn)離干擾源，
4.4 溫度對tgδ值的影響
試品的tgδ值是隨溫度上升而增加的。為了便于比較設(shè)備絕緣情況，在不同溫度下所測得的tgδ值都應(yīng)當(dāng)歸算至20℃，通常tgδ的試驗(yàn)在10℃~30℃的溫度下進(jìn)行，其結(jié)果核算后比較準(zhǔn)確。 油浸式電力變壓器繞組的tgδ允許值（%）
注：同一變壓器中壓和低壓繞組的tgδ標(biāo)準(zhǔn)與高壓繞組相同
另外，測量得到的tgδ值（%）與歷年的數(shù)值比較不應(yīng)有顯著變化。當(dāng)被測變壓器的溫度與制造廠試驗(yàn)時(shí)的溫度不同時(shí)，應(yīng)將制造廠所測數(shù)據(jù)換算到試驗(yàn)溫度下的數(shù)據(jù)再進(jìn)行比較，當(dāng)由較高溫度向較底溫度換算時(shí)應(yīng)除以下表所列的溫度換算系數(shù)。 油浸式電力變壓器繞組tgδ的溫度換算系數(shù)
5 tgδ結(jié)果的分析
除了電磁干擾及溫度對tgδ測量有影響外，試驗(yàn)電壓、試品電容對tgδ的影響也是存在的，tgδ與介質(zhì)溫度、濕度、表面臟污、缺陷體積大小有關(guān)。對tgδ的分析，可判斷絕緣普遍受潮、絕緣油或固體有機(jī)絕緣材料普遍老化。通過tgδ與試驗(yàn)電壓關(guān)系曲線，還可判定絕緣介質(zhì)中是否存在較多氣隙。 |
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