介质损耗试验

电容和介质损耗测量一试验目的测量介质损耗的目的是判断电气设备的绝缘状况。测量介质损耗因数在预防性试验中是不可缺少的项目。因为电气设备介质损耗因数太大，会使设备绝缘在交流电压作用下，许多能量以热的形式损耗，产生的热量将升高电气设备绝缘的温度，使绝缘老化，甚至造成绝缘热击穿。绝缘能力的下降直接反映为介质损耗因数的增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。所以，在出厂试验时要进行介质损耗的试验，运行中的电气设备亦要进行此种试验。测量介质损耗的同时，也能得到试品的电容量。电容量的明显变化，反映了多个电容中的一个或几个发生短路、断路。二概念及原理介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。在交流电压作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角为功率因数角(Φ)，而余角(δ)简称介损角。介质损耗正切值tg又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。介质损耗因数（tg）的测量在电气设备制造、绝缘材料电气性能的鉴定、绝缘的试验等都是不可缺少的。因为测量绝缘介质的tg值是判断绝缘情况的一个较灵敏的试验方法。在交流电压作用下，绝缘介质不仅有电导的损耗，还有极化损耗。介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦtgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。三试验方法根据试品的具体情况确定试验接线方式方法。试验方法有外施和内施两种。外施是使用外部高压试验电源和标准电容器进行试验，对介损仪的示值按一定的比例关系进行计算得到测量结果的方法。内施是使用介损仪内附高压电源和标准器进行试验，直接得到测量结果的方法。试验的接线方式有正接线和反接线两种。正接线是用于测量不接地试品的方法，测量时介损仪测量回路处于地电位，而反接线是用于测量接地试品的方法，测量时介损仪测量回路处于高电位，他与外壳之间承受全部试验电压。参考接线方式：1正接线、内标准电容、内高压（常规正接线）：2反接线、内标准电容、内高压（常规反接线）：3正接线、外标准电容、内高压：4反接线、外标准电容、内高压：5正接线、内标准电容、外高压：6反接线、内标准电容、外高压：四使用仪器及工作原理高压介质损耗测量仪（简称介损仪）是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。现常用介损仪有西林型和M型两种。（1）西林电桥调节R3、C4使电桥平衡，此时a、b两点电压相等，即R3、C4两端电压相等。因为交流电路中电容阻抗为。电路中R4、C4的并联阻抗为两者倒数和的倒数按阻抗元件分压原理，不难得到：两边取倒数得：按复数相等实部、虚部分别相等的规定得到按串连模型介损定义：由于R4是固定的可以从C4刻度盘上读出介损，通过R3、R4、Cn可以计算Cx。（2）M型电桥将试品改为并联模型。注意到Ir与Icx、Icn差90度：调节R4使Uw最小。这时IcnR4=IcxR3,Uw=IrR3，因此：由于a、b间电压没有完全抵消，因此M型电桥也称为不平衡电桥。Uw测量的是绝对值，小介损时电压很低，难以保证测量精度。本公司使用的介损仪AI-6000型。AI-6000使用西林电桥，利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。AI-6000介损仪的主要技术指标准确度：电容量CX：±（读数×1%+1pF）介质损耗因数tgδ：±（读数×1%+0.00040）CX范围：内置高压3pF~60000pF/10kV60pF~1μF/0.5kV外加高压3pF~0.3μF/10kV分辨率：最高0.001pF，4位有效数字tgδ范围：不限，分辨率：0.001%电容、电感、电阻三种试品自动识别。试验电流范围：10μA~1A内施高压：设定范围：0.5~10kV最大输出电流：200mA测量时间：约30秒（与测量方式有关）输入电源：180V~270VAC，50Hz/60Hz±1%（市电或发电机供电）抗干扰指标：在200%干扰（即I干扰/I试品≤2）下仍能达到上述准确度注：抗干扰指标为满足仪器准确度的前提下，干扰电流与试验电流的最大比例，比例越大，抗干扰性能越好。在介质损耗测量中常见抗干扰方法有三种：倒相法、移相法和变频法。AI-6000采用变频法抗干扰，同时支持倒相法测量。五：试验过程1施加测量电压前准备工作：1．1按该测量设备的使用说明书进行接线，并检查是否正确。1．2检查主桥与放大器及自动跟踪联线，是否正确。1．3CX试品及CN标准，电缆长度，由测量电压决定。1．4电桥要有良好的接地线。1．5指示表调好机械指零。1．6指示器灵敏度拨段开关旋转到最小位置。1．7检查桥臂电阻器与试品的电容及测量电压是否适应。1．8桥臂电阻测量电流不得超过电路规定的最大电流强度。1．9电桥C4、R3，R4旋钮放在试样估算的位置上。2试验操作步骤：2．1接通电源，观察放电管有无放电现象，如有放电现象则必须切除电源，检查原因，消除故障。2．2接通电源开关，将放大器与自动跟踪器予热5-10分钟。2．3稍加电压及低灵敏度下，电桥进行予平衡。2．4在工作电压下，将变换开关置桥体位置，从高档开始反复调整R4、C4旋钮，使指零仪指示趋零，顺时针旋转灵敏度开关，逐渐增高灵敏度，细调R4及C4，使指零仪归零，然后将变换开关置到屏蔽位置，观察辅助支路归零情况。2．5通过以上测量步骤后，指示仪在较高的灵敏率为零时，读取数值，并记录。并且测量不用分流器时，介质损耗率tg计算公式为：44CRtg电容公式为：34RCnRCx3试品测量完毕后将电压降到零并分闸，试验人员进入试验场地对试品放电后，方可接触试品。六结果评判在排除外界干扰，正确地测出tg值后，还需对tg的数值进行正确的分析。tg值与介质的温度、湿度、内部有无气泡、缺陷部分体积等有关。tg以及电容量的合格范围参看有关产品试验标准或运行规程。1温度的影响温度对tg有直接影响。一般情况，tg随温度上升而增加。因此为便于比较，应将各种温度下测量结果都换算至20℃下的数值。应当指出，由于试品的真实的平均温度是很难准确测定的，换算系数也是近似的，仍有很大的误差。因此，尽可能在10～30℃的温度下进行测量。有些绝缘材料的温度低于某一临界值时，其tg可能随温度的降低而上升。故过低的温度下测出的tg不能反映真实的绝缘情况。测量tg应在不低于5℃时进行。2试验电压影响良好绝缘的tg不遂电压的变化而明显变化，若绝缘中确有缺陷，则其tg将随电压的升高而明显增加。3测量tg与试品电容的关系对电容较小的设备，测tg能有效地发现局部集中性和整体分布性的缺陷。但对于大电容量的设备，测tg只能发现绝缘整体分布性缺陷。事实上，设备绝缘结构总是由许多部件构成并包含多种材料，可看成是由许多串并联回路所组成。七常见问题和注意事项⒈常见问题：①试品尺寸较大，各部分开用分别试验时，应单独测量各部分的介质损耗，以提高发现缺陷的灵敏度。②现场试验时，若没有高压标准电容器，可用tg较小、数值已知、且电容量合适的其它高压电气设备来代替，这时被试品的tg值为数值已知的tg与电桥上读数之和。③外界有电场干扰时，将使电桥无法平衡或带来严重误差。在现场试验时，应尽量远离漏磁大的设备。检流计要注意磁屏蔽，必要时可将检流计的极性转换开关倒换一下，取两次读数的平均值。④被试品和标准电容器的高压连接线不应出现电晕，否则tgδ增高；被试品的测量极的外部绝缘有脏污或受潮，将分流流过桥体的电流，导致tgδ偏小甚至出现负值。⒉注意事项：①检查各种接线是否正确，绝缘距离一定要能耐受试验电压值。②仪器测量电缆通用，建议用高压线连接此插座。高压插座和高压线有危险电压，绝对禁止碰触高压插座、电缆、夹子和试品带电部位！确认断电后接线，测量时务必远离！③应保证高压线与试品高压端零电阻连接，否则可能引起误差或数据波动，也可能引起仪器保护。④强干扰下拆除接线时，应在保持电缆接地状态下断开连接，以防感应电击。⑤测量中严禁拔下插头，防止试品电流经人体入地！⑥尽管仪器有接地保护，但无论何种测量，仪器都应可靠独立接地。⑦保证零电阻接地。应仔细检查接地导体不能有油漆或锈蚀，否则应将接地导体刮干净。轻微接地不良可能引起误差或数据波动，严重接地不良可能引起危险！