测量介质损耗因数tgδ培训

介质损失角正切值（tgδ）的测量济南泛华佳业微电子技术有限公司一、测量tg δ的意义及原理1、介质损耗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，叫介质损耗。

介质损耗的定义是：％被测试品的无功功率被测试品的有功功率＝介质损耗因数100Q P)tg (⨯δ如果取得试品的电流相量U I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I R 合成，因此：%100I I %100UI UI 100Q P)tg (CR C R ⨯=⨯=⨯δ％＝介质损耗因数 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。

测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。

绝缘能力的下降直接反映为介损增大。

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。

测量介损的同时，也能得到试品的电容量。

如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。

2、介质的两种模型及与频率的关系含有介损的电容器都可以模拟成RC 串联和并联两种理想模型进行分析： （1）并联模型：认为损耗是与电容并连的电阻产生的。

这种情况RC 两端电压相等：有功功率R U P 2=，无功功率22CU C /1U Q ω=ω=电容容抗，因此 RC1Q P tg ω==δ 其中ω＝2πf ，f 为电源频率。

可见，如果用真正用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频率成反比。

当R=∞时，没有有功功率，介损为0。

这种方法常用于试验室模拟10％以上的大介损，或用于制做标准介损器。

（2）串联模型：认为损耗是与电容串连的电阻产生的。

这种情况电路的电流相等：有功功率R I P 2=，无功功率CI C 1I Q 22ω=ω⨯=电容容抗，因此 RC QPtg ω==δ可见，如果用真正用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频率成正比。

介质损耗因数tgδ试验方法探讨摘要介质损耗角正切tgδ的测试是电气设备绝缘监督的一项重要措施。

做好介质损耗的测量对于发现电气设备绝缘隐患，保证电气设备的安全运行有着重要意义，对于介损测试仪应定期进行检验。

本文在对介质损耗因数tgδ试验方法探讨。

关键词介质损耗因数；tgδ；试验方法tgδ是IR/IC的比值，它能反映电介质内单位体积中能量损耗的大小，只与电介质的性质有关，而与其体积大小尺寸均没有关系。

因此，tgδ的测试目的，也是能够有效地发现设备绝缘的普遍老化、受潮、脏污等整体缺陷。

对小电容设备，如套管、互感器（电容式）也能够发现内部是否存在气隙及固定绝缘开裂等集中性的局部绝缘缺陷。

1 大电容的设备tgδ的测量针对大电容的设备如变压器、电缆等进行tgδ的测量时，只能发现他们的整体分布性缺陷，而其局部集中性的缺陷可能不会被发现；而对于套管、互感器等小电容量的设备，测tgδ能有效地发现其局部集中性和整体分布性的缺陷，详见如下分析。

这也是大型变压器不仅要单独测试引出线套管的tgδ，也要测套管连同绕组的介损tgδ，就是因为套管若有缺陷时在整体绝缘良好时不能体现出来。

一般设备的绝缘结构都由多层绝缘、多种材料构成。

如局部有缺陷绝缘用C1tgδ1表示，其他良好绝缘用C2tgδ2表可见明显形成了误判断。

2 设备的选取及常规试验方法因为精度和灵敏度的原因，测变压器和一般套管的介损时（包括电容式CT），应采用GWS-1A光导介损测试仪，而当测试电容式PT电容量和tgδ时，可采用DX6000异频介损测试仪，它介绍了CVT的中压电容C2的测试方法，比较方便（自激法）。

两者的原理前者是通过比较内部标准回路电流和被试品的电流的幅值及相互的相差，后者是电桥原理，离散傅立叶算法。

一般接线形式主要有两种：正接法：适用于测量两相对地绝缘的设备，测试精度较高，如套管和电容式CT 的主绝缘tgδ，耦合电容的的tgδ等；反接法：适用于测量一级接地的设备，仪器的外壳必须接地可靠，如变压器连同套管和绕组的tgδ，套管和电容式CT的末屏tgδ等。

关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗什么是介质损耗：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。

2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。

简称介损角。

3、介质损耗正切值tgδ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。

测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。

绝缘能力的下降直接反映为介损增大。

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。

测量介损的同时，也能得到试品的电容量。

如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。

4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。

功率因数的定义如下: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cosΦ<tg δ，在损耗很小时这两个数值非常接近。

5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。

通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。

因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。

接线也十分烦琐。

国内常见高压电容电桥有：6、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。

AI-6000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。

中华人民共和国电力行业标准现场绝缘试验实施导则介质损耗因数tgδ试验DL474.3-92中华人民共和国能源部1992-11-03批准1993-04-01实施1主要内容和适用范围1.1本导则提出了测量高压电气设备绝缘介质损耗因数tgδ和电容的方法，试验接线和判断标准，着重阐述现场测量的各种影响因素，可能产生的误差和减少误差的技术措施，贯彻执行有关国家标准和能源部《电气设备预防性试验规程》(以下简称《规程》)等的相应规定。

1.2本导则适用于发电厂、变电所现场和修理车间、试验室等条件下，测量高压电气设备绝缘的介质损耗因数tgδ和电容。

1.3本导则中的试验结果判断标准主要引自《规程》，对规程中未规定的，本导则中提出的推荐值供参考。

2测量仪器2.1西林电桥西林电桥的四个桥臂由四组阻抗元件所组成，其原理接线如图1所示。

电桥平衡时(1)(2)图1西林电桥原理接线图(a)正接线；(b)反接线在工频试验电压下，式(2)中取R4为10000/π＝3184Ω则tgδx=C4，即C4的μF值就是tgδx值。

2.2电流比较型电桥图2是电流比较型电桥原理接线图。

图中C n为标准电容，C x表示被试品的电容，R x表示被试品介质损耗等值电阻，U为试验电压，R为十进可调电阻箱，C为可选电容。

W n和W x分别表示电流比较型电桥标准臂和被测臂匝数。

当电桥平衡时，由安匝平衡原理可得(3)(4)式(4)中，ω＝100π，C分别等于1/π×10-6F和0.1/π×10-6F。

2.3M型介质试验器图3表示M型介质试验器原理接线，它包括C n、R a标准支路，C x、R x及无感电阻R b 被试支路，R c极性判别支路，电源和测量回路等五部分。

图2电流比较型电桥原理接线图图3M型介质试验器原理接线图介质损耗因数(5)式中P——有功功率(mW)；S——视在功率(mV A)。

R b远小于被试品阻抗，由图3可知，串联后不影响I x的大小和相位。

介质损耗介质损耗角介质损耗正切值tgδ关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗什么是介质损耗：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。

2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。

简称介损角。

3、介质损耗正切值tgδ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。

测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。

绝缘能力的下降直接反映为介损增大。

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。

测量介损的同时，也能得到试品的电容量。

如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。

4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。

功率因数的定义如下: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cosΦ<tgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。

5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。

通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。

因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。

接线也十分烦琐。

国内常见高压电容电桥有：6、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。

实验6 介质损耗因数的测量电气与电子测量技术▪实验目的1、介质损耗定义：绝缘介质在交变电场的作用下，由于介质电导、介质极化效应和局部放电，在其内部引起的有功损耗，也叫介质损失，简称介损。

实验目的2、介质损耗角定义：在交变电场作用下，绝缘介质内流过的电流相量I和电压相量U之间的夹角φ（功率因数角），而φ的余角δ就是介质损耗角，简称介损角。

(a) 绝缘介质的RC并联等效电路(b) 相量图图1 绝缘介质RC并联等效电路和相量图实验目的3、介质损耗因数定义：在交变电场作用下，绝缘介质中的有功分量和无功分量的比值。

QP绝缘介质的无功功率绝缘介质的有功功率介质损耗因数=ϕϕUIsinUIcos=tgδUIcosδUIsinδ==介损角正切值介质损耗为：所以说介质损耗因数tgδ可以用来衡量介质损耗大小。

δωδtgCUtgUIUIPcR2===实验设备⏹一般采用高压交流电源及高压电桥（配有标准电容器）来测量介质损耗因数tgδ 。

⏹在测得tgδ的同时，也能得到被试品的电容量。

实验设备试验变压器控制台分压器高压交流电源实验设备高压电桥标准电容器实验设备根据工作原理不同，高压电桥可分为两大类：阻抗比电桥（西林电桥）电流比较型电桥西林电桥原理Zx：被试品的等效阻抗Cn：标准电容器R3：可调无感电阻C4：可调无感电容器图2 西林电桥原理图西林电桥原理当电桥平衡时，应满足：即左边实部显然等于零，整理可得：介质损耗因数：电容值：=GI34ZZZZnX=3n4XX4X42X4RωCj)RωCRωCj()CCω-RR1(=++44XXCωRCωR1=44XXCωRCωR1tgδ==34n34nX RRCtgδ11RRCC≈+⨯=电流比较型电桥原理图3 电流比较型电桥原理图电流比较型电桥原理当电桥平衡时，应满足：即两边实部虚部相等，且令整理可得介质损耗因数：电容值：iI33442N1XNINININI++=()()32412NTest1XXTestNRGβj-NRGαNCωjUNGCωjU+=+()412NN321X1XNαRGNCωjCωNRGβNCωjNG++=+1NRG41=32NN=22XXβRGNα11ωCGtgδ+==N12XCNαNC+=介质损耗因数测量的优缺点优点⏹可以很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷；⏹便于定量分析绝缘材料的损耗特性，有利于绝缘材料的分析研究和结构设计；⏹与绝缘电阻和泄漏电流的测量相比具有明显的优点，它与试验电压、试品尺寸等因素无关，更便于判断电气设备绝缘变化情况。

电介质的 tgδ值
电介质的tgδ值是用来衡量电介质性质的重要参数。

据统计，电介质在广泛的工程领域中占据着重要的地位，无论是什么产品都需要电介质来保证其正常运作。

因此，电介质的 tgδ是电子设计中的重要指标，是电介质选择的重要依据。

tgδ电介质的主要特性参数之一，用来衡量电介质在变化电压与时间下的性质变化情况。

tgδ电介质特性的主要参数，是描述电介质在不同频率下的阻抗特性的重要参数。

一般来说，tgδ值越小，电介质性能越优。

tgδ值通常指的是电介质在负载变化时，其绝缘阻抗值变化的一个比率。

它是电介质有效介电常数与电介质衰减系数的比值，其公式为：tgδ=εr-ε0/εr+ε0，其中εr 为有效介电常数，ε0 为衰减系数。

它反映了电介质在某个特定频率下，它的抗绝缘性能变化的情况，比如频率越高，表示电介质越不稳定。

除了tgδ值，电介质还有诸如介质损耗以及对温度、湿度及外界电磁信号等的响应等性能参数，它们也是电介质选择的重要依据。

为了保证电介质在外来电磁信号下的可靠性，介电损耗参数（介电损耗因数tanδ等）也是值得关注的参数。

介电损耗因数是电介质的另一个重要指标，是用来衡量介质使用寿命的重要参数，其变化范围一般较小。

在选择电介质时，应重点考虑满足应用场合的各项性能指标，其中tgδ的检测应该是优先考虑的。

此外，在使用电介质的过程中，
应经常检查，以保证其良好的性能。

综上所述，电介质的tgδ值是衡量电介质性能的重要参数，在电介质使用和选择过程中，应结合各项性能指标进行考虑，以保证电介质在各项指标上达到最佳性能，达到预期的结果。

介质损耗角正切值的测量一．实验目的：学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。

二．实验项目：1．正接线测试2．反接线测试三．实验说明：绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征, 介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。

用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。

测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。

目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。

这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮⑽．检流计电源插座⑾．接地⑿．低压电容测量⒀．分流器选择钮⒁．桥体引出线图2-1 QS1西林电桥面板图1． 工作原理：原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。

高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。

由电桥平衡原理有： 图2-1 QS1西林电桥面板图 BD CBAD CA U U U U =即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1）各桥臂阻抗分别为：将各桥臂阻抗代入式2-？，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：34R R C C N X ⋅= 44R C tg ⋅⋅=ϖδ （式2-2）在电桥中，R 4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3）即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。

电气设备介质损耗因数tgδ值测量
严金霞
【期刊名称】《农村电气化》
【年(卷),期】2008()4
【摘要】对电气设备进行介质损耗因数tgδ值测量前都应对其进行除尘、加油等，如果试品表面脏污时，表面泄露增加，将会使tgδ值增大，从而影响了试验数据
的准确性。

刚检修注油后的套管或变压器等设备，均需静置一段时间才能测量其
tgδ。

无论是采取真空注油，还是非真空注油，总会或多或少地残留少量气泡在油中，这些气泡在试验电压下往往会发生局部放电，而使tgδ值增大，导致tgδ值
偏大甚至有时超出规程规定值，造成对设备试验结果的无法判断。

【总页数】1页(P59-59)
【关键词】介质损耗因数;tgδ值;电气设备;测量;真空注油;试验数据;局部放电;试验电压
【作者】严金霞
【作者单位】江苏省盐都供电公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM934.32;TM533.101
【相关文献】
1.介质损耗因数tgδ试验方法探讨 [J], 石征
2.影响正确测量变压器介质损耗tgδ值的因素分析 [J], 邹言云
3.谈谈电气试验中测量介质损耗tgδ值出现异常... [J], 刘吟雯
4.谐波条件下高压电气设备介质损耗因数的定义和数字化算法 [J], 张忠蕾;李庆民;陈鹏
5.并联电容对正接法测量高压电气设备介质损耗值的影响分析 [J], 吴永恒
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