实验电介质材料性能实验

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1、实验三电介质材料性能实验实验目的1．认识电介质材料的基本介电性能，对电介性能的测试方法有大致的了解；2．掌握使用介质损耗测试仪（西林电桥）测量绝缘材料介质损耗因数的方法；3．掌握使用介质损耗测试仪（西林电桥）测量电力变压器介质损耗因数的方法；4．根据所测量的结果判断所测材料的绝缘质量。实验原理1．介质损耗的产生　　电气设备的绝缘结构由各种绝缘介质所组成，由于介质的电导，极性介质中偶极子转动时的摩擦以及介质中的气隙放电等原因，使处于高电压下的介质（或整个绝缘结构）是有损耗的，这种损耗称为介质损耗P，它是电气设备绝缘性能的重要指标。它的

2、测量是预防性试验中不可缺少的一项。电力设备绝缘介质损耗因数大，说明设备运行中将有许多能量以热的形式损失掉，且可使绝缘老化，甚至造成损坏。所以在制造厂生产出电力设备以后或运行中都要测试设备绝缘的介质损耗因数，若达不到一定的标准，将不能出厂或不能继续运行。对设备的绝缘，通常可用串联或并联的电阻、电容组成的等效回路表示，其等效电路和矢量图如图1所示。　　图1　有损耗介质的等效回路及矢量图（a）串联（b）并联两种情况下介质损耗因数的表达式如下：4/4　　串联：tanδ＝Ur/Uc＝ωRsCs，　　并联：tanδ＝Ir/Ic＝1/ωRpCp2

3、．介质损耗因数的测量　　测量电气设备的介质损耗因数，通常用西林电桥来实现。西林电桥是一种交流电桥，它的基本回路如图2所示，由四个臂组成，两个高压臂，一个是试品Z1，一个是无损耗标准电容C0，一般为100pF或50pF，故只要选择相应额定电压下C0，即可使电桥在试品的额定电压下进行测量。　　电桥的平衡靠调节R3和C4来获得。电桥平衡时，B，C两点的电位相等，作为指零仪的检流计G指零。平衡条件为：Z1Z4＝Z2Z3，经推导（推导过程请参阅教科书独立完成）可得：tanδ＝ωR4C4，　　试品电容Cx＝C0R4/[R3(1+tan2δ)]≈

4、C0R4/R3，Rx≈R3/(ω2R42C4C0)。　　无论采用哪一种等效电路，用电桥测得的介损值是相同的，电容值也基本相等。当电源频率为50Hz时，为计算方便，常选R4为10000/π或1000/π，这样介损值为tanδ＝C4×106，或C4×105。　　图2（a）称为西林电桥的正接法，它要求测试时试品对地绝缘。许多试品是外壳接地或无法对地绝缘，需采用反接法，如图2（b）所示。此时桥本体处于高电位，当电桥的额定电压不超过10kV时，可用绝缘材料作为电桥的把手。当试品电容较大时，流过Cx的电流可能超过电阻箱R3允许的电流值，同时Cx

5、较大，当电桥平衡时将使R3很小，这将降低测量的灵敏度。此时可在R3旁并联分流电阻Rn，如图2（c）所示。4/4图2　西林电桥原理接线图（a）正接法（b）反接法（c）有分流电阻的西林电桥实验设备：介质损耗测试仪（西林电桥）试验材料：硅橡胶、环氧板、电力变压器变压器接线：正接法介损仪高压输出CX—--变压器高压侧A-B-C介损仪输出ZX---变压器低压侧a-b-c-o反接法介损仪高压输出CX—--变压器高压侧A-B-C变压器低压侧a-b-c-o接地硅橡胶、环氧板只有正接法4/4电介质损耗角正切测量步骤数据表格试品2KV5KV10KV变压

6、器正接变压器反接环氧板硅橡胶4/4