介質(zhì)損耗測(cè)試儀幫助提高介質(zhì)損耗準(zhǔn)確度
介質(zhì)損耗是絕緣介質(zhì)在交流電場(chǎng)作用下的能量損失。在一定的電壓和頻率下,反映絕緣介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量消耗的大小,它與介質(zhì)體積尺寸大小無(wú)關(guān)。數(shù)值上為介質(zhì)中的電流有功分量與無(wú)功分量的比值,它的大小用介質(zhì)損失角的正切值tgδ表示,是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)。
用介質(zhì)損失角的tgδ來(lái)判斷電氣設(shè)備的絕緣狀況是一種傳統(tǒng)的、比較靈敏有效的方法。絕緣能力的下降直接反映為介損增大,進(jìn)一步就可以分析絕緣下降的原因,如絕緣受潮、絕緣油受污染、老化變質(zhì)等等。
1、介質(zhì)損耗產(chǎn)生的原因
由復(fù)合材料絕緣體的等值電路圖(下圖)可分析得出,凡是帶有電阻性的電路,其能量的轉(zhuǎn)變是以能量消耗的形式出現(xiàn);而帶有電容電路中能量的轉(zhuǎn)變是以能量?jī)?chǔ)存的形式出現(xiàn),能量并沒(méi)有消耗,在一定條件下又可進(jìn)行轉(zhuǎn)換被釋放出來(lái)。所以能量被損耗的是電阻電路的那一部分,稱為有功分量;電容電路中被儲(chǔ)存的那一部分,稱為無(wú)功分量,能量并沒(méi)有消耗。向量圖如下:
2、介質(zhì)損失的物理意義
在交流電路中,電壓的大小和方向是隨時(shí)間的變化而變化的。這個(gè)變化的過(guò)程,意味著介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生極化,即產(chǎn)生電荷的積累、消失、偶極子極化方向的改變以及它們之間的相互摩擦等,這個(gè)過(guò)程都會(huì)發(fā)生能量消耗;加上電容并非“理想電容”,對(duì)電容性電路充電也回發(fā)生能量損耗。所以,無(wú)論絕緣介質(zhì)的絕緣性能多么好,在交流電場(chǎng)作用下,都會(huì)發(fā)生能量的消耗。也就是說(shuō),任何絕緣介質(zhì)都存在損耗,只是大小不同而已。
3、介質(zhì)損失角δ的意義
由向量圖可以看出,δ的正切值為電路中有功分量與無(wú)功分量之比,有功部分越大,則δ越大;有功部分越小,則δ越小。因此,可以利用δ的大小來(lái)反映有功分量的大小,即反映出介質(zhì)損耗的大小。在一定頻率下的交流電場(chǎng)中,當(dāng)某一定電壓施加給某一絕緣介質(zhì),某損耗與tgδ成正比,tgδ能反映介質(zhì)的損耗特性,故δ稱介質(zhì)損耗角。
4、提高測(cè)量tgδ值準(zhǔn)確度的方法
在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試tgδ值時(shí),由于被試物受電場(chǎng)、磁場(chǎng)、表面泄漏的影響,使得測(cè)試tgδ很困難,往往由于這些干擾的作用,使得tgδ值不真實(shí)。同時(shí),被試品絕緣材料、結(jié)構(gòu)不同,環(huán)境和運(yùn)行狀況溫度不同,tgδ值受溫度的影響也很大。因此,要在測(cè)試中正確得出tgδ值,必須排除外界各種因素干擾,將不同溫度下的tgδ值進(jìn)行換算,以獲得真實(shí)被試品tgδ值,為判斷被試品絕緣提供準(zhǔn)確的依據(jù)。
4.1 除電場(chǎng)干擾
(1)屏蔽法。此法只適于試品體積小的設(shè)備(如變壓器套管)。在試驗(yàn)中,將試品用金屬罩或金屬網(wǎng)罩住,并將金屬網(wǎng)罩接入屏蔽E或地,使干擾電流不流經(jīng)測(cè)量系統(tǒng),只進(jìn)入屏蔽或直接入地,這樣可使tgδ不受外界電場(chǎng)影響。
(2)倒相法。將試驗(yàn)電源的選取輪流由A、B、C三相分別選擇,并且每相又在正反兩種極性下測(cè)出試品介損值tgδ1和tgδ2,在三相中選取tgδ1和tgδ2中差值*小的一組,然后取其平均值作為試品的tgδ近似值。這種的試驗(yàn)結(jié)果是近似的,其近似程度與二者相位有關(guān),所以比較**的方法是移相法。
(3)移相法。由于干擾電源一定時(shí),干擾電源的相位也是一定的,我們采用移相器使試驗(yàn)電源進(jìn)入被試品中的電流是可變的,調(diào)節(jié)移相器,使被試品中的電流與干擾電源電流同同相或反相即可使測(cè)得的tgδ與真實(shí)值一致;反相再測(cè)一次,取其平均值。此法與倒相法相比,倒相法每次倒相一次只能將試驗(yàn)電源相位移相120°,而移相法則可利用移相器使電源從0°~360°范圍內(nèi)變化,所以倒相法是移相法的一種特例。
4.2 除表面泄露
當(dāng)試品電容量較小且表面受潮臟污時(shí),消除表面泄漏對(duì)tgδ值的影響是很重要的,一般在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí),用軟裸金屬線或金屬片緊貼試品表面繞成屏蔽環(huán)并與電橋的屏蔽相接,使表面泄漏電源不經(jīng)橋臂而直接引回電源。屏蔽環(huán)的裝設(shè)應(yīng)盡量靠近被試品的接線端,以減小對(duì)原電場(chǎng)分布的改變。
4.3 消除磁場(chǎng)干擾
在試驗(yàn)前,先檢查是否有磁場(chǎng)干擾。為了減小干擾,通常使電橋遠(yuǎn)離干擾源,
5、tgδ結(jié)果的分析
除了電磁干擾及溫度對(duì)tgδ測(cè)量有影響外,試驗(yàn)電壓、試品電容對(duì)tgδ的影響也是存在的,tgδ與介質(zhì)溫度、濕度、表面臟污、缺陷體積大小有關(guān)。對(duì)tgδ的分析,可判斷絕緣普遍受潮、絕緣油或固體有機(jī)絕緣材料普遍老化。通過(guò)tgδ與試驗(yàn)電壓關(guān)系曲線,還可判定絕緣介質(zhì)中是否存在較多氣隙。