介质损耗角正切值的测量

绝缘子试验方法标准

一、绝缘电阻测试

绝缘电阻测试是评估绝缘子性能的重要方法之一。该测试通过测量绝缘子的电阻值，评估其绝缘性能。测试时，将绝缘子置于规定的测试电压下，使用兆欧表测量绝缘子的电阻值。根据测试结果，可以判断绝缘子的绝缘性能是否符合要求。

二、耐压试验

耐压试验是评估绝缘子在高压下的性能表现。该试验通过逐步增加电压，观察绝缘子在高压下的表现，以评估其耐压能力。在试验过程中，应记录绝缘子的击穿电压，以评估其是否满足规定的耐压要求。

三、介质损耗角正切值测试

介质损耗角正切值测试是评估绝缘子介电性能的重要方法之一。该测试通过测量绝缘子在交流电场下的介质损耗角正切值，评估其介电性能。根据测试结果，可以判断绝缘子的介电性能是否符合要求。

四、局部放电测试

局部放电测试是评估绝缘子在高压下的局部放电性能。该测试通过测量绝缘子在高压下的局部放电情况，评估其是否具有引发放电的倾向。根据测试结果，可以判断绝缘子的局部放电性能是否符合要求。

五、绝缘油试验

绝缘油试验是评估绝缘子所填充的油的性能。该试验通过测量油的电气性能、化学性能等指标，评估其是否符合要求。根据测试结果，可以判断绝缘油的性能是否符合要求。

六、温度试验

温度试验是评估绝缘子在不同温度下的性能表现。该试验通过将绝缘子置于不同温度下，观察其在不同温度下的性能表现，以评估其耐温能力。根据测试结果，可以判断绝缘子的耐温性能是否符合要求。

七、湿度试验

湿度试验是评估绝缘子在不同湿度下的性能表现。该试验通过将绝缘子置于不同湿度下，观察其在不同湿度下的性能表现，以评估其耐湿能力。根据测试结果，可以判断绝缘子的耐湿性能是否符合要求。

八、紫外线辐照试验

紫外线辐照试验是评估绝缘子在紫外线照射下的性能表现。该试验通过将绝缘子置于紫外线灯下进行辐照，观察其在紫外线照射下的变化情况，以评估其抗紫外线能力。根据测试结果，可以判断绝缘子的抗紫外线能力是否符合要求。

电介质在交变电场作用下，所积累的电荷有两种分量：(1)有功功率。一种为所消耗发热的功率，又称同相分量；(2)无功功率，又称异相分量。异相分量与同相分量的比值即称为介质损耗。

通常用正切tanδ表示。tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为介质电容；R为损耗电阻)。介电损耗角正切值是无量纲的物理量。可用介质损耗仪、电桥、Q表等测量。对一般陶瓷材料，介质损耗角正切值越小越好，尤其是电容器陶瓷。仅仅只有衰减陶瓷是例外，要求具有较大的介质损耗角正切值。橡胶的介电损耗主要来自橡胶分子偶极化。在橡胶作介电材料时，介电损耗是不利的；在橡胶高频硫化时，介电损耗又是必要的，介质损耗与材料的化学组成、显微结构、工作频率、环境温度和湿度、负荷大小和作用时间等许多因素有关。

电介质损耗（dielectric losses ）：电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在电绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数（即电介质损耗角正切tgδ，它是电介质损耗与该电介质无功功率之比）较低的材料。但是，电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频电场（一般为0.3～300 兆赫） 对电介质损耗大的材料（如木材、纸、陶瓷等）进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部，比外部加热的加热速度快、热效率高，且加热均匀。频率高于 300兆赫时 ，达到微波波段 ，即为微波加热（ 家用微波炉即据此原理）。

电介质损耗按其形成机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。前两者分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程有关 。对于弛豫损耗，当交变电场的频率 ω＝1／τ时，介质损耗达到极大值，τ为组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间。对于共振损耗，当电场频率等于电介质振子固有频率（共振）时，损失能量最大。电导损耗则是由贯穿电介质的电导电流引起，属焦耳损耗，与电场频率无关。

介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（即功率向量角ф）的余角δ，简称介损角。

介质损耗角（介损角）是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。介损角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷，因此测量介损角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。

介质损耗检测的意义及其注意问题

（1）在绝缘设计时，必须注意绝缘材料的tanδ 值。若tanδ 值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。而在直流电压下，tanδ 较小而可用于制造直流或脉冲电容器。

（2） 值反映了绝缘的状况，可通过测量 tanδ=f(ф)的关系曲线来判断从良状态向劣化状态转化的进程，故tanδ的测量是电气设备绝缘试验中的一个基本项目。

（3）通过研究温度对tanδ值的影响，力求在工作温度下的tanδ值为最小值而避开最大值。

（4）极化损耗随频率升高而增大，尤其电容器采用极性电介质时，其极化损耗随频率升高增加很快，当电源中出现高次（如3次、5次）谐波时，就很容易造成电容器绝缘材料因过热而击穿。

（5）用于冲击测量的连接电缆，其绝缘的tanδ必须很小，否则所测冲击电压通过电缆后将发生严重的波形畸变，影响到测量的准确性。

数字化测量介质损耗角的方法

新闻出处：谢家琪 发布时间： 2007年03月12日

摘要：总结了介损模拟测量方法存在的不足。对当前几种典型的介质损耗数字化测量方法进行了介绍，讨论了每种方法的优缺点和实际应用中出现的一些问题，并对介损数字化测量的发展前景进行了展望。

关键词：介质损耗 数字化 测量 1 引言

高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。在高压预防性试验中，介质损耗因素的测量属于高准确度测量，通常是在被测试品两端加以工频50Hz的高电压（10kV），使被测试品流过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角δ的正切值来反映被测试品的介质损耗大小。这种高电压、微电流、小角度的精密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还需要具有较强的抗干扰能力。

第二節 介電系數和介質損耗角正切的測試

一. 介電系數和介質損耗角正切的物理意義

1. 介電系數的物理意義:

在物理學中學習關于電容的知識時,曾講過平行板電容器電容的大小与它兩個板的有效面積、 板間距离及電介質种類有關.

設有如圖2-16的平行板電容器，其有效面積為A，板間距离為h，實驗和理論都証實此平行板電容器的電容：hAC

圖 2-16

式中的ε就是電間所充電介質的介電系數。

如果二電間所充為真空，其電容又稱為几何電容，即大小只与電几何條件有關，其真電容hAC00式中的叫真空介電系數101001008854.0106.31法/米

如果二間所充為某一介質，其電容為hACxx 式中叫電介質的介電系數。

將上述電容器在施加等電壓U時填充某种電介質時的電容Cx 与施加同一電 而其間為真空時的電容C0 之比，叫做該种電介質的相對介電系數εr 即：

0CCxr或

00xxrhAhA

由上式可見，電介質的相對介電系數無單位，真空的相對介電系數為1。

理論和實踐証明，任何電介質的相對介電系數為εr >1，這是由于介質化現象造成的。εr在宏觀上反映材料儲存電能的本領，其值越大，儲存電能的本領越大。

2. 介質損耗角正切的物理意義：

在電工學里，對于一個純電容電路如圖2-17(a)

(a) (b)

圖 2-17

施加于電容 C上的電壓与電容電流IC的關系是：電容電流IC超前電壓U 900，如圖2-17(b)所示。

(a) (b)

圖 2-18

h u

U U IC CIC I

U δ ψ

IR IC C

IC U R

IR I 如果將一個電容与純電阻并聯如圖2-18(a)，則由流過電阻的電電流I与電容電流I合成的總電流IC超前電壓U的相位不再是900，而是ψ，這個角比900 小δ角，如圖2-18(b)所示。