讲稿-相对介质损耗因数及电容量比值测试

220kV电容式电压互感器介质损耗因数及电容量测试分析摘要：目前，电容式电压互感器(CVT)在电网中应用越来越普及，其中，220kV电压等级的CVT在结构上具有典型意义。

根据相关规程规定，例行试验时要进行耦合电容器的介质损耗因数(tanδ)和电容量测试，以检查互感器中是否存在受潮、绝缘老化等缺陷。

关键词：220kV电容式；电压互感器；介质损耗因数；电容量测试一、介质损耗原理分析（一）介质损耗分类按绝缘资料介质损耗的物理性质，能够分为以下几种根本形式：（1）漏电导损耗：任何电介质总有必定的导电才能。

所以，在电压效果下电介质中流过走漏（电导）电流，构成能量损耗。

这种损耗在交、直流电压效果下都存在。

（2）极化损耗：电介质在沟通电压效果下，发作周期性的极化。

此刻介质中的带电质点（主要是离子）在交变电场效果下，做往复有限位移并重新摆放，这种损耗称为极化损耗。

如果电源频率添加，质点往复运动的频率也添加，极化损耗增大。

在沟通电压效果下，电介质（指不均匀的）的夹层极化重复引起电荷重新散布（吸收电流），这个进程也要耗费能量。

（3）部分放电损耗：常用的固体绝缘资料中总有气隙（或油隙）。

绝缘资料各层的电场强度几乎与该层资料的相对电容率（介电系数）ε成反比。

气体的介电系数较固体绝缘资料低得多，所以气隙部分的电场强度较大。

但是，气隙的耐压强度却远低于固体绝缘资料。

（二）高压介损仪工作原理经过一个可程控的调频调幅变频电源，发生40～70Hz可调的正弦波，经过激磁变压器，驱动谐振回路作业，最终输出实验要求的电压，加到被试电流互感器上。

经过电流互感器的三相被试回路的电流信号，以及规范回路的电流信号，经过高压介损测量板高精度实时高速采样，并经单片机剖析计算，然后得出被试品的电容量及介损值。

二、测量方法（一）正接法被试品不接地，桥体E端接地，在需求屏蔽的场合，E端也能够用于屏蔽。

此刻，桥体处于地电位，R3、C4可安全调理。

各种介损测验仪器正接法接线办法根本一致，这儿以济南泛华AL6000—自动抗干扰精密介质损耗测验仪为例介绍。

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δtg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（δtg）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δtg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I R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cosΦ<tgδ，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。

介质损耗因数与介电损耗角正切一、引言在电介质物理学和电气工程领域，介质损耗因数和介电损耗角正切是两个关键的参数，用于描述电介质在交流电场下的电气性能。

介质损耗因数用于衡量电介质在交流电场作用下的能量损耗程度，而介电损耗角正切则反映了能量的损耗与存储之间的平衡关系。

这两个参数在评估电介质材料性能、优化电气设备和改善电力传输效率等方面具有重要意义。

本文将详细介绍介质损耗因数和介电损耗角正切的基本概念、测量方法及其在实践中的应用。

二、介质损耗因数介质损耗因数，也称为介质损失角正切，是用于描述电介质在交流电场下能量损耗程度的参数。

该参数是通过比较电介质中能量损耗与无损理想介质的能量损耗得到的。

在交流电场作用下，电介质内部的束缚电荷将被迫移动，并在电场反复变化时与自由电荷相互碰撞，导致能量的损失。

这种能量损耗表现为介质中的热能生成。

介质损耗因数越小，说明电介质在交流电场下的能量损耗越低，其电气性能越好。

三、介电损耗角正切介电损耗角正切是用来描述电介质在交流电场下能量损耗与存储之间平衡关系的参数。

它定义为介质电导率与介质电容率之比的反正切，即：tanδ= δ′/δ″。

其中，δ′和δ″分别为电介质的实部和虚部。

介电损耗角正切反映了电介质在交流电场下能量转换为热能、光能等其他形式的能量的程度。

在实际应用中，介电损耗角正切的测量对于评估绝缘材料性能、预防电气设备过热等方面具有重要意义。

四、介质损耗因数和介电损耗角正切的关系介质损耗因数和介电损耗角正切之间存在密切的关系。

在理想情况下，当电介质没有能量损失时，其介电常数为实数，不存在虚部，因此tanδ= 0。

然而，在实际的电介质材料中，由于能量的损失，介电常数存在虚部，因此tanδ≠0。

介质损耗因数和介电损耗角正切之间的这种关系反映了电介质在交流电场下能量转换的平衡状态。

五、实验测量与应用实验测量是获取介质损耗因数和介电损耗角正切的关键手段。

常用的测量方法包括西林电桥法、变频变压器法和Q表法等。

电流互感器绝缘性能分析及介质损耗因数测量摘要：介质损耗因数(tgδ)是反映电介质内单位体积中能量损耗的大小,测量介质损耗因数可有效判断电气设备的绝缘状况。

文章介绍了35kV电流互感器高压下测量被试品的介质损耗因数和电容量的试验方法,通过检查参数直接了解电流互感器的绝缘情况。

关键字：电流互感器、高电压、介质损耗因数，绝缘电阻前言在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。

为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

本次通过对35kv油浸式LB-35电流互感器进行绝缘电阻和介质损耗因数的测量，从而判断电流互感器的绝缘性能及其老化程度。

1.电流互感器电流互感器根据电磁感应原理工作，根据磁动势平衡的原理，铁心的原边绕组匝数很少，串在需要测量的电流线路中，副边绕组匝数较多，串在测量仪表和保护回路中，作用在设备运转接近短路时，可以将一次高压的大电流按照设定好的数值转成低压小电流，然后给二次仪表，用来进行保护、测量等用途。

2.预防性试验预防性试验是电力设备运行管理工作的重要部分，是实现电力设备科学管理、安全运行、提高经济效益的重要保障。

由于预防性试验结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行起着不可替代的作用，因而如何对预防性试验结果做出正确的分析和判断则显得更为重要。

本次主要讲述绝缘电阻和介质损耗角的测量。

3 绕组绝缘电阻的测量3.1试验目的绝缘电阻是用来考察电气设备绝缘性能的，是在规定的温度、湿度条件下，对绝缘绕组施加规定的电压，从而测量出来的电阻值，所测绝缘电阻值能发现电流互感器绝缘局部或整体受潮或脏污，绝缘油严重劣化，绝缘击穿或严重热老化等缺陷。

3.2试验设备表 1 试验设备3.3试验操作程序(1)将电流互感器的末屏、各二次绕组可靠接地，将末屏、各二次绕组短接，接地线至末屏与各二次绕组短接线。

(2)将地线接至兆欧表的“E”端。

(3)一次绕组L1、L2短路之后接兆欧表的“L”端。

液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量1范围本标准规定了在试验温度下液体绝缘材料的介质损耗因数、相对电容率和直流电阻率的测量方法。

本标准主要是对未使用过的液体做参考性试验，但也适用于在运行中的变压器、电缆和其他电工设备中的液体。

然而，本标准只适用于单相液体，当做例行测量时可以采用简化方法和附录c所述的方法。

对于非碳氢化合物绝缘液体，则要求采用其他清洗方法a2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T1409-2006固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法(IEC 60250；1969，MOD)GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法(IEC60093:1980,IDT)GB/T 21216-2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法(IEC6162011998，IDT)IEC 60475液体电介质取样方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1（相对）电容率permittirrity(relattve)绝缘材料的相对电容率是一电容器的两电极周围和两电极之间均充满该绝缘材料时所具有的电容量与同样电极结构在真空中的电容量之比。

用该电极在空气中的电容量度。

代替，对于测量相对电容率具有足够的精确3.2介质损耗因数(tan)dielectric dissipation factor (tan)绝缘材料的介质损耗因数(tan)是损耗角的正切．当电容器的介质仅由一种绝缘材料组成时，损耗角是指外施电压与由此引起的电流之间的相位差偏离/2的弧度。

注：实际应用中．tan测得值低于0.005时，tan和功率因数(PF)基本上相同．可用一个简单的换算公式将两者进行换算，功率因数是损耗角的正弦，功率因数和介质损耗因数之间的关系可表达为下式： (1)式中；PF——功率因数；tan3.3直流电阻率（体积）d．c．resistivity (volume)绝缘材料的体积电阻率是在材料内的直流电场强度与稳态电流密度的比值。

液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量1范围本标准规定了在试验温度下液体绝缘材料的介质损耗因数、相对电容率和直流电阻率的测量方法。

本标准主要是对未使用过的液体做参考性试验，但也适用于在运行中的变压器、电缆和其他电工设备中的液体。

然而，本标准只适用于单相液体，当做例行测量时可以采用简化方法和附录c所述的方法。

对于非碳氢化合物绝缘液体，则要求采用其他清洗方法a2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 1409-2006固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法(IEC 60250；1969，MOD)GB/T 1410-2006 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法(IEC 60093:1980,IDT)GB/T 21216-2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法(IEC 6162011998，IDT)IEC 60475液体电介质取样方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1（相对）电容率 permittirrity(relattve)绝缘材料的相对电容率是一电容器的两电极周围和两电极之间均充满该绝缘材料时所具有的电容量与同样电极结构在真空中的电容量之比。

用该电极在空气中的电容量代替，对于测量相对电容率具有足够的精确度。

3.2介质损耗因数(tan) dielectric dissipation factor (tan)绝缘材料的介质损耗因数(tan)是损耗角的正切．当电容器的介质仅由一种绝缘材料组成时，损耗角是指外施电压与由此引起的电流之间的相位差偏离/2的弧度。

注：实际应用中．tan测得值低于0.005时，tan和功率因数(PF)基本上相同．可用一个简单的换算公式将两者进行换算，功率因数是损耗角的正弦，功率因数和介质损耗因数之间的关系可表达为下式： (1)式中；PF——功率因数；tan——介质损耗因数。

介质损耗因数/体积电阻率测试现场作业指导及应用一、概述 1.适用范围本方法综合阐述了运行矿物绝缘油介质损耗因数/体积电阻率的现场测试方法。

2.引用标准GB/T 5654-2007 液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量 GB/T 4756 石油液体手工取样法GB/T 7595-2008 运行中变压器油质量标准 二、相关知识点 1.介质损耗因数介质损耗因数又称介质损耗角正切。

在交变电场的作用下，电介质内流过的电流可分为两部分，一是无能量损耗的无功电容电流Ic ，二是有能量损耗的有功电流IR ，其合成电流为I 。

I 与电压U 的相位差非90°，而是比90°小δ角，此角称为介质损耗角，损耗角的正切（tan δ）就是介质损耗因数。

2.直流电阻率根据欧姆定律，两电极间液体的体积电阻等于施加于试液接触的两电极间直流电压与流过电极的电流之比，其大小应与电极向距成正比、电极面积成反比，比例常数即为液体介质的体积电阻率，其物理意义是单位正方体液体的体积电阻。

即 SL I U R ⨯==ρ 变换上式得)113.0(0C IURK L S R===ρ 式中——被试液体的体积电阻，Ω；——两电极间所加直流电压，V ； ——两电极间流过直流电流，A ； ——被试液体的体积电阻率，Ω·m ； S ——电极面积，㎡ L ——电极间距，m ； K ——电极常数（S/L ），m ； C0——空电极电容，pF ；由于液体的体积电阻率测定与测试电场强度、充电时间、液体温度等测试条件因素有关，因此，除特别指定外，电力用油体积电阻率是指“规定温度下，测试电场强度为（250±50）V/mm ，时间60s ”条件下的测定值。

3.测试意义矿物绝缘油的介质损耗因数和体积电阻率对判断新袖的精制、净化程度，运行中油的老化程度、受污染的程度，以及判断变压器绝缘特性的好坏，都有着重要的意义，它是作为监测绝缘油的重要电气性能指标之一。

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。

电容型设备相对介质损耗因数带电检测异常分析判断作者：赵峻峰吴灏霍晓良黎超来源：《探索科学》2015年第10期摘要：带电检测技术是电力设备状态检修基础，介质损耗因素是判断电容型设备绝缘状态的重要参数，相对介损的测量能够通过历史数据的比较，判断设备的状态。

关键词：电容型设备、带电检测、相对质损、故障分析0 引言采用电容屏绝缘结构的设备，如电容型电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器、电容型套管等均属于电容型设备。

两个电容型设备在同相情况下相同电压下在电容末端测得两个电流矢量差，对两个矢量的角差进行正切计算，所得数值叫做相对介质损耗因数。

1 检测方法及原理电容型设备相对介质损耗因数测量可分为绝对测量法和相对测量法。

绝对测量法是通过安装在设备末屏接地线上和安装电压互感器二次端子上的信号取样单元分别获取被试设备CX的末屏接地电流信号IX 和PT 二次电压信号，两路电流信号。

通过计算得到介质损耗因数及设备电容量。

相对测量法是在不影响电容型设备正常运行条件下，能带电检测设备的介质损耗因数和电容量。

选择一台与被试设备CX 同相的电容型设备作为参考设备CN，通过串接在被试设备末屏接地线上的信号取样单元分别测量参考电流信号IN 和被测电流信号Ix，获得被试设备和参考设备的相对介损损耗因数和相对电容量比值。

2 分析判断方法对于同一参考设备，电容型设备带电测试应符合：1）同一组电容型设备三相带电相对测试结果的变化趋势不应有明显变化。

2）必要时以参考设备停电试验结果为依据，依照以下公式可换算出tanδ及电容量绝对值，并按DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》中关于电容型设备停电例行试验标准判断其绝缘状况。

tanδX0 =（tanδX-tanδN）+ tanδN0CX0 =CX/CN×CN03）采用相对测量法测试电容式电压互感器的介质损耗因数和电容量，由于受电磁单元的影响，测量结果可能会有较大偏差，可通过历次试验结果进行综合比较，根据数据变化情况判断绝缘状况。

电容量和介质损耗因数试验细则前言....................................................................... 错误!未定义书签。

1试验条件 (1)1.1环境要求 (1)1.2待试设备要求 (1)1.3人员要求 (1)1.4安全要求 (1)1.5试验电压要求 (2)1.6试验仪器要求 (2)2试验准备 (2)3试验方法 (2)3.1一般规定 (2)3.2试验接线 (3)3.3试验步骤 (3)3.4注意事项 (4)3.5试验验收 (4)4试验数据分析和处理 (4)4.1电容量和介质损耗因数试验判断标准 (4)4.2判断分析 (5)5试验报告 (5)附录A （规范性附录）电容量和介质损耗试验报告 (6)附录B （资料性附录）介质损耗因数测试方法 (5)附录C （资料性附录）各类电气设备介损接线方法 (7)电容量和介质损耗因数试验细则1试验条件1. 1环境要求除非另有规定，试验均在以下大气条件下进行，且试验期间，大气环境条件应相对稳定。

a）环境温度不宜低于5℃。

b）环境相对湿度不宜大于80%oc）现场区域满足试验安全距离要求。

1.2 待试设备要求a）待试设备处于检修状态。

b）设备外观清洁、干燥、无异常，必要时可对被试品表面进行清洁或干燥处理。

c）设备上无其他外部作业。

1.3 人员要求试验人员需具备如下基本知识与能力：a）了解各种容性设备、绝缘材料、绝缘结构的性能、用途。

b）了解各种电力设备的型式、用途、结构及原理。

c）熟悉变电站电气主接线及系统运行方式。

d）熟悉各类试验设备、仪器、仪表的原理、结构、用途及使用方法，并能排除一般故障。

e）能正确完成试验室及现场各种试验项目的接线、操作及测量。

f）熟悉各种影响试验结论的因素及消除方法。

g）经过上岗培训，考试合格。

1.4 安全要求a）应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求。

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δtg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（δtg）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δtg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：合成，因此：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR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:cos Φ)，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。

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。