介质损耗试验.ppt

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1、课程题目介质损耗（角）正切角试验1目录1介质的极化、电导和介质损耗1.1介质的极化1.2电介质的电导1.3电介质损耗2介质损耗正切角的测量2.1西林电桥原理2.2测量的影响因数21介质的极化、电导和介质损耗1.1介质的极化具有极性分子的电介质称为极性电介质，而中性分子构成的电解质称为中性电介质。前者是即使没有外电场的作用其分子本身也具有电矩的电介质。介质的相对介电常数：εr综合反映电介质极化的一个物理量。在20oC时工频电压下气体介质εr接近于1，液态和固体电介质大多在2~6之间。最基本的极化形式有电子式极化、离子式极化和偶极子极化等三种，此外还有夹层极化和空间极化等。31）电子式极

2、化当物质原子里的电子轨道受到外电场作用时，它将相对于原子核产生位移，这就是电子式极化。当外电场撤掉后，依靠正负电子间的吸引力，作用中心又马上重合，整体呈现非极性，所以这种极化没有损耗。2）离子式极化固体无机化合物多属离子式结构，如云母、陶瓷材料等。无外电场作用时，每个分子正负离子的作用中心是重合的，故不呈现极性。离子式极化也属于弹性极化，几乎没有损耗。3）偶极子极化偶极子是一种特殊的分子，它的正负电荷的中心不相重合，好像分子的一端带有正电荷、另一端带有负电荷一样，因而形成一个永久性的偶极矩。例如、蓖麻油、橡胶、胶木等都是常用的极性绝缘材料。4如图1所示，当不存在电场时，这些偶极子杂乱

3、无章地排序着，宏观电矩等于零，整个电介质对外不表现极性。当出现电场后偶极子沿电场方向转动，因而出现极性，这种极化称为偶极化和转向极化。它是非弹性的,极化过程中需要消耗一定的能量。图1偶极子极化54）夹层极化由于介电常数和电导率的多种电解质组成的结缘结构，在加上外电场后各层电压将从开始是按介电常数分布逐渐过渡到稳定时按电导率分布。在电压重新分布过程中，夹层截面上会聚集起一些电荷，使整个介质等值电容增大，这种极化称为夹层极化。各种极化见表1。表1各种极化极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质10-15s无束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子结构电介质10-13s几乎没

4、有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质10-10s~10-2s有偶极子的定向排列夹层极化多层介质交界面10-1s~数小时有自由电子移动61.3电介质损耗在直流电压的作用下，电介质中没有周期性的极化过程，只要外加电压还没有打到引起局部放电的数值，介质中的损耗将仅由电导引起，所以用体积电导和表面电导率两个物理量就已能充分说明问题，不必再引入介质损耗这个概念了。在交流的作用下，在交流电压下，流过电介质的电流包含有功分量和无功分量，即图2介质在交流电压作用下的电流向量图及功率三角形7从图2中可以看出,此时的介质损耗功率：(请将文中所有tgδ全部改为tanδ)式中，—电源角频率；—功率因数角；—

5、介质损耗角；介质损耗角为功率因数角的余角，其正切又可称为介质损耗因数，常用百分数（％）来表示。通常均采用介质损耗角正切作为综合反映电介质损耗特性优劣的一个指标，测量和监控各种电力设备绝缘的值已成为电力系统中绝缘预防性试验最重要的项目之一。如果介质损耗主要由极化所引起，则常采用串联等值电路；若介质损耗由电导引起，常采用并联等值电路。8因为介质损耗角值一般都很小，，所以用两种等值电路所得出的和P理应相同。若U、Cs、ω已知，P最后取决于，即可以用大小表示P。2介质损耗正切角的测量2.1西林电桥原理的测量常采用高压交流平衡电桥（西林电桥），不平衡电桥，或低功率因素瓦特表来测量、这里主要介绍

6、西林电桥。西林电桥的接线如图3所示，被试品以并联等值电路表示。图3西林电桥原理接线图9图3中，被试品以并联等值电路表示，其等值电容和电阻分别为和；为可调的无感电阻；为高压标准电容器的电容；为可调电容；为定值无感电阻；P为交流检流计。调节和，使电桥达到平衡，即通过检流计P的电流为零,此时有由于通过桥臂CA和AD，CB和BD的电流分别均为和，所以各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比，即：式中10可以求得试品电容和等值电阻介质并联等值电路的介质损耗角正切因为图3中，A,B两处接有放电管V，目的是防止、上出现高电压。11Tanδ测量方法的意义介质损耗因数的测量，目前已被广泛应用于高压电气设备的

7、出厂检验和运行设备的状态检修试验中，实践证明，该项目对于发现绝缘整体受潮、老化等分布性缺陷或绝缘中有气隙放电时较为灵敏，需指出的是，当绝缘内的缺陷不是分布式的缺陷而是集中性的，特别是被试设备体积越大或者集中性缺陷所占的比例越小时，测试越不灵敏。Tanδ试验对发现中小型变压器（容量90000kVA以下）的绝缘整体受潮比较有效。测量变压器主体tanδ时应连同套管一起测量。单独套管的tanδ测量将下节介绍。1213141516如某双绕组变压器的tanδ和Cx的测