介质损耗因数试验机

介质损耗因数试验机产品特点：

1、双扫描技术 - 测试频率和调谐电容的双扫描、自动调谐搜索功能。
2、双测试要素输入 - 北京智德创新检测仪器测试频率及调谐电容值皆可通过数字按键输入。
3、双数码化调谐 - 数码化频率调谐，数码化电容调谐。
4、自动化测量技术 -对测试件实施 Q 值、谐振点频率和电容的自动测量。
5、全参数液晶显示 – 数字显示主调电容、电感、 Q 值、信号源频率、谐振指针。
6、DDS 数字直接合成的信号源 -确保信源的高葆真，频率的高精确、幅度的高稳定。
7、计算机自动修正技术和测试回路优化—使测试回路 残余电感减至低值，彻di根chuQ 读数值在不同频率时要加以修正的困惑。
8、新增功能：电感测试时，仪器自身残余电感和测试引线电感的自动扣除功能。大大提高了在电感值（特别是小电感值）测量时的精度。此技术只有北京智德创新仪器生产的Q表有。
9、新增功能：大电容值直接测量显示功能，电容值直接测量值可达25nF（配100uH电感时）。大电容值测量一个按键搞定。此技术只有北京智德创新检测仪器生产的Q表有。

介质损耗因数试验机测试意义：

1、介电常数——北京智德创新检测仪器绝缘材料通常以两种不同方式来使用，即（1）用于固定电学网络部件，同时让其彼此以及与地面绝缘；（2）用于起到某一电容器的电介质作用。在第一种应用中，通常要求固定的电容尽可能小，同时具有可接受且一致的机械，化学和耐热性能。因此要求电容率具有一个低值。在第二种应用中，要求电容率具有一个高值，以使得电容器能够在外型上能尽可能小。有时使用电容率的中间值来评估在导体边缘或末端的应力，以将交流电晕降至最小。
2、交流损耗——对于这两种场合（作为电学绝缘材料和作为电容器电介质），交流损耗通常必须是比较小的，以减小材料的加热，同时将其对网络剩余部分的影响降至最小。在高频率应用场合，特别要求损耗指数具有一个低值，因为对于某一给定的损耗指数，电介质损耗直接随着频率而增大。在某些电介质结构中，例如试验用终止衬套和电缆所用的电介质，通常电导增加可获得损耗增大，这有时引入其来控制电压梯度。在比较具有近似相同电容率的材料时或者在材料电容率基本保持恒定的条件下使用任何材料时，这可能有助于考虑耗散因子，功率因子，相位角或损耗角。
3、相关性——北京智德创新检测仪器当获得适当的相关性数据时，耗散因子或功率因子有助于显示某一材料在其它方面的特征，例如电介质击穿，湿分含量，固化程度和任何原因导致的破坏。然而，由于热老化导致的破坏将不会影响耗散因子，除非材料随后暴露在湿分中。当耗散因子的初始值非常重要的，耗散因子随着老化发生的变化通常是及其显著的。

介质损耗因数试验浅析

介质损耗因数试验是判断电气设备绝缘性能较为有效的方法，能直接、明显地反映出绝缘的整体受潮、劣化变质 等分布性缺陷。因此，在电气设备（如电力变压器、高压开关、互感器、套管、耦合电容等）交接和例行试验中，介质损 耗因素试验已得到广泛的应用。本文较为系统地阐述了介质损耗因数的定义、试验等值电路及向量图、试验目的、测量仪 器及影响试验结果的因素。

关键词　介质损耗因数　电气试验　西林电桥

1 介质损耗因数的基本概念

1.1 电介质损耗的组成

电介质损耗由以下三部分组成：

1. 电导损耗。当给电介质施加交流电压时，电介质中 会有电导电流流过，电介质因此而发热产生损耗，通常这 部分电流都很小。

2. 游离损耗。电介质中局部电场集中处（如固体电介 质中的气泡，气体电介质中电极的jian端等），当电场强度 高于某一值时，介质局部就会产生放电，同时伴随能量损耗。

3. 极化损耗。由于介质结构的不均匀，在交流电场作 用下，使不均匀介质边界面上的电荷，时而积聚，时而消失， 电荷积聚和消失都要通过介质内部，这样就造成了一定的 能量损耗。

1.2 介质损耗因数的定义

与介质损耗不同的是，介质损耗因数tanδ 只与材料的性质有关，而与材料的尺寸已经体积大小等外部因素无关， 这样可以便于不同设备之间进行比较。

1.3 介质损耗的等值电路及相量图

根据绝缘介质在交流电压作用下的等值电路及相量图， 可推导出介质损耗各物理量之间的关系。

如下图 1 所示，当对绝缘介质施加交流电压时，介质上将流过电容电流 I_C1、吸收电流 I₂ 和电导电流 I_R1。其中又可以将吸收电流 I₂ 分解成有功分量 I_R2 和无功分量 I_C2 两 部分。电容电流 I_C1 和 I_C2 是不消耗能量的，只有电导电流 I_R1 和吸收电流中的有功分量 I_R2 才消耗能量。

介质的功率损耗：

式 中： U—— 电源电压     ω—— 电源角频 tanδ

C——介质的电容   R——介质的电阻     tanδ——角的余角的正切

由上面的式子可知，介质损耗与电源电压的平方 U2 、 角频率 ω、电容 C 以及 δ 角的正切值 tanδ 成正比。当电 压 U、角频率 ω 及电容 C 一定时，介质损耗和 tanδ 成正比。

将 δ 角定义为介质损耗角，tanδ 即为介质损耗角正切值，定义 tanδ 为介质损耗因数。

1.4 介质损耗因数试验目的

1. 能较为灵敏地发现中小型电容量电气设备的绝缘整 体受潮、老化、油质劣化和局部缺陷。

2. 能非常灵敏地发现绝缘油质量的优劣。

3. 对容量较大的电气设备，若绝缘缺陷占据的体积只 占总体积的一小部分，则测量介质损耗因数较难发现设备 存在的绝缘缺陷。所以我们在测量大型变压器整体的介质 损耗因数之后，还应再测量其电容型套管的介质损耗因数， 原因后面会具体解释。

2 测量介质损耗因数的仪器

测量介质损耗因数常用的仪器有西林电桥、M 型介质 试验器、电流比较型电桥三类，本文主要介绍第一类和第三类。

2.1 西林电桥

西林电桥是 80 年代以前广泛使用的现场介损测试仪器， 它有两种接线方式，正接线和反接线。

2.1.1 正接线

试品两极对地均绝缘，此方法在日常试验中经常使用， 如对电容型套管、耦合电容器、电容式互感器等电气设备 均采用正接线方式测量 tanδ。正接线使用时，电桥处于低 电位，测量结果比反接线方法正确，电桥三根导线（出线） 处于低电位。在被试品具有足够绝缘水平时，允许施加大 于 10kV 的电压作为试验电压，但必须使用与额定电压相适 应的标准电容器。

2.1.2 反接线

多数高压电气设备外壳都是直接地的，对于一极接地的电气设备应采用反接线方式测量 tanδ。反接线使用时， 电桥和出线均处于高电位，对地应保持一定的安全距离， 最少不应低于 10cm。电桥面板上的接地端子必须牢固接地。

由于西林电桥使用比较麻烦，且抗干扰能力差，因此目 前电气试验工作已不再将西林电桥作为测量 tanδ 的仪器。

2.2 相位差法抗干扰全自动介损测试仪

相位差法介损仪是携带型西林电桥的更新换代产品。 把标准电容器和升压变压器组合在一起，称为一体化。此 种介损仪采用现代微电子技术以提高测量精度和自动显示， 采用红外技术和光纤传递以提高抗干扰能力，如 AI-6000 型自动抗干扰精密介质损耗测量仪。与西林电桥相比，相 位差法介损仪具有操作简单、自动测量、无须换算、精度高、 抗干扰能力强等优点，仪器内部附有标准电容器及升压装 置，便于携带。

3 影响介质损耗因数测量结果的因素

介质损耗因素不仅受到设备缺陷和电磁场干扰的影响， 还受到温度、试验电压、试品电容的影响。

3.1 温度的影响

温度对 tanδ 测量的影响较大，绝大多数情况下，同一 种被试品的 tanδ 随着温度的升高而增大。但由于不同绝缘 介质或不同潮湿程度有着不同的随温度变化的规律，一般 无法将某一温度下测得的介质损耗因数值准确换算至另一 温度下的数值，在 20℃至 80℃之间，tanδ 随着温度而变 化的经验公式为 tanδ=tanδ0e α（t-t0），但这种温度换算方法 所得的数据也只是近似的。最好在 10℃至 30℃范围内并与 历史试验测量时相近的温度下对设备进行 tanδ 测量。

3.2 试验电压的影响

对绝缘良好的设备而言，在一定试验电压范围内，流 过绝缘介质的电流有功和无功分量随着电压的增加成比例 增加，因此介质损耗因数不会有明显变化。但对于绝缘有 缺陷的设备来说，当电压上升到介质的局部放电起始电压 以上时，介质中夹杂气泡或杂质的部分电场可能很强，会 首先放电，产生附加损耗，使测得的介质损耗因数值增加。 因此在较高电压下测量 tanδ，可以较为真实地反映出设备的绝缘状况，便于及时准确地发现设备绝缘存在的缺陷。

3.3 tanδ 与试品电容的关系

对于如套管、电压互感器、电流互感器等电容量比较 小的设备，测量其介质损耗因数可以有效发现其存在的局 部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但若集中性缺陷的体积 所占被试设备绝缘体积的比重很小，如大、中型变压器等 大体积设备的局部缺陷，其引起的损耗只占总损耗中的极 小部分，则测量其介质损耗因数不能灵敏的反映绝缘缺陷， 应尽量进行分解试验。下面通过公式来解释这一现象。设 备绝缘由多种材料、多种部件构成，可以看作是由许多并 联等值回路组成。

从上式分析，不难看出电容量对介质损耗因数的影响。 在测量多材料、多结构、多层绝缘介质的绝缘性能时，当 其中某一种或某一层的绝缘介质损耗因数偏大时，并不能有效地在总介质损耗因数值中反映出来，或者说介质损耗因数对反映绝缘的局部缺陷不灵敏。