介质损耗-介损

介质损耗试验目的介质损耗试验的目的是对变压器生产过程中的工艺处理质量和制造质量进行监督。该项试验可以间接鉴别变压器绝缘在高电压作用下的可靠性，并可验证变压器真空处理的好坏和受潮、脏污的影响，以便及时发现变压器绝缘的局部缺陷！介质损耗试验习惯上称为绝缘特性试验。试验原理绝缘介质在交流电压作用下消耗的功率P即为介质损耗(图1)，但P随U的变化而变化，是一变量，为了有效的说明介质损耗，我们用介质损耗因数tanδ表示。δ的由来：是由于绝缘介质产生了的损耗不仅有有功损耗P还有无功损耗Q，造成施加在绝缘介质上的交流电压与电流之间的功率因数角φ不是90°，δ就是功率因数角的余角(图2)。tanδ可表示为：R1RCC1IC1ICRIR1U被试绕组的等效电路I图1tanPQIC1IR1IRICRIICφδU图2(P)(S)(Q)一旦变压器状态确定，无论在串联模型还是并联模型中变压器的等效电阻和电容也就确定了，从而被试组合的tanδ也就确定了，为一定值。所以认为tanδ是绝缘材料在某一状态下固有的，可以用作判断产品绝缘状态是否良好的依据，是绝缘介质的基本特性之一。图1可以转化成两种模型，一种是串联模型(图3)所示，另一种是并联模型(图4)所示:tantan1tanRCRCSRSSCSSSPUIQUIPUQURZjRCZjCRCUC.UR.I.CSRSU.I.UC.UR.δφ图3图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图IC.IR.I.CPRPU.U.IC.IR.δφ图4图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图tan11tan1tanRCRCCRPRPPPCPPPUIQUIPIQIUZZjCUZRjRCZRC西林电桥tanδ的测量一般都是通过西林电桥测定的，西林电桥（图5）是一种交流电桥，配以合适的标准电容，可以在高压下测量材料和设备的电容值和介质损耗角。西林电桥有四个臂，两个高压臂：一个代表被试品的ZX,一个代表无损耗标准电容Cn；两个低压臂：一个是可调无感电阻R3，另一个是无感电阻R4和可调电容C4的并联回路。调节R3、C4，使检流计G的电流为零。则可计算如下：设被试品阻抗Zx为Z1；Cn为Z2；R3为Z3；R4并联C4为Z4。计算为：高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4G412334443413243241333444441;;;111XnnnnRZZZZRZjcjcRUUZZZZZZjcRZcZZRRRZjcRcjcR按复数相等的定义：虚部、实部分别相等。则：4433;nXXncRcRRCcR通过ZX的串、并联的等效变换，无论串联还是并联，介损都为：44tgcR图5、西林电桥从而可以求出被试品的电容量及tanδ！西林电桥的应用西林电桥在实际测量中得到广泛的应用，根据西林电桥的特点，它使用于变压器、电机、互感器等高压设备的tanδ和电容量的测量。西林电桥有正接法和反接法两种，正接法（图6）适用于两端绝缘的产品，在变压器tanδ测量中，套管介损采用此方法；反接法（图7）适用于一端接地的产品，变压器tanδ测量中，绕组介损测量采用此方法,（图8）是反接法的应用，测套管末屏对地介损。其中在正接法中，电压加在被试品上，电桥上的电压相对较低，相对安全；反接法中，电压加在电桥上的，对操作人员有一定的危险性。随着技术的不断进步，现在tanδ的测量是通过单板机和一系列电子设备，将矢量电流通过自动模/数转换，求出介质损耗角和电容量。CTC测量tanδ时所采用的AI-6000（A）型介损测试仪就是这种设备。高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4图6、西林电桥正接法图7、西林电桥反接法高压U末屏ZxR3R4CnUxUn..C4C电容芯子C套管高压端对地图8、西林电桥测套管末屏介损正接法：套管介损测量接线高压芯线或屏蔽线接所有被试套管短路线只能用高压芯线接被试套管试验抽头图12、正内接线反接法：绕组介损测量接线高压芯线接被试组合短路线图13、反内接线反接法：末屏对地介损测量接线图14、反内接线高压屏蔽线接被试组合短路线高压芯线接套管试验抽头正接法：外接电容、外加压图15、正外接线外部施加电压，外接标准电容绕组测量试验电源的频率为额定频率，其偏差不应大于：±5%。一般的，当绝缘介质优良时，试验电压即使升到很高，tanδ值也基本上没有变化。但是，当绝缘介质工艺不好、绝缘中残留气泡或绝缘老化时，电压升高，试验电压超过局部放电起始电压时，绝缘介质中发生局部放电，tanδ值会迅速增大。所以，为了有效的验证变压器的绝缘水平，对试验电压有一定的要求：a、额定电压为6KV及一下的试品，取额定电压；b、额定电压为10~35KV的试品，取10KV；c、额定电压为63KV及一上的试品，取10KV或者大于10KV，但不超过绕组线端较低电压的60%。CTC产品的试验电压一般取10KV。序列号双线圈变压器三线圈变压器被测线圈接地部分被测线圈接地部分1低压高压、外壳低压高压、中压、外壳2高压低压、外壳中压高压、低压、外壳3高压中压、低压、外壳4高压、低压外壳高压、中压低压、外壳5高压、中压、低压外壳6其他特别指示部分其他特别指示部分表1、变压器介损的测量部位影响介损的相关因素1、电压特性1.1、tanδ与施加的电压的关系决定了绝缘介质的性能、绝缘介质工艺处理的好坏和产品结构。当绝缘介质工艺处理良好时，外施电压与tanδ之间的关系近似一条水平直线，且施加电压上升和下降时测得的tanδ值是基本重合的。当施加电压达到某一极限值时，tanδ曲线才开始向上弯曲，图16曲线1。1.2、如果绝缘介质工艺不好、绝缘中残留气泡等，tanδ比良好时要大，而且会在电压比较低时而向上弯曲，施加电压上升和下降时测得的tanδ值不会重合，图16曲线2。1.3、当绝缘老化时，tanδ反而比良好时要小，但tanδ曲线在较低的电压下向上弯，曲图16曲线3；老化的的介质容易吸潮，一旦吸潮，tanδ随电压迅速增加，施加电压上升和下降时测得的tanδ值是不会重合，图16曲线4。tanδU1234图16、绝缘介质tanδ的电压特性2、温度特性GB/T6451-2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》中要求：容量在8000KVA及以上变压器应提供tanδ值，测试通常在10~40℃下进行，不同温度下的tanδ值一般可按下式换算：211021tantan*1.3TT2211tan:tgtan:tgTT油温为时的的值，%油温为时的的值，%变压器产品测量结果不应超过下列值（当技术协议有明确注释时，以技术协议为准）：a、35KV及以下的产品20℃时不应大于2%（JB/T501-91）；b、63KV~220KV产品20℃时不应大于1.5%（JB/T501-91）；c、330KV及以上产品，在20~25℃时不应大于0.5%（GB/T6451-2008）。注意事项1、测量过程中要注意高压连线可能的支撑物及产品外绝缘污秽、受潮等因素对测量结果带来的较大误差。2、测试线由于长期使用，易造成测试线隐性断路，或芯线和屏蔽线短路，或插头接触不良，当测量数据不符合要求时，应检查测量线是否完好。3、接好线后请选择正确的测量工作模式（正、反），不可选错。4、变压器产品在进行tanδ测量时，被试绕组均应短路，并应正确记录产品的油温。5、测量通常应在10~40℃温度下进行，变压器产品测量结果不应超过标准值。6、试品准备阶段可能有登高或不稳定作业，应确保安全。END