介電常數(shù)儀測試介質(zhì)損耗時的影響因素

LDJD系列介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測試儀可以測試材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，本次文章重點介紹下測試介質(zhì)損耗的影響因素。

介質(zhì)損耗是指在電壓作用下絕緣介質(zhì)中損耗的有功功率。在交流電壓作用下，除泄漏電流引起的損耗外，還有絕緣介質(zhì)中極化過程隨著電壓極性的改變而重新向相反方向發(fā)展所造成的附加損耗。

無損極化電容效應(yīng)

絕緣介質(zhì)的等效電路如圖所示，圖中三個并聯(lián)支路的物理意義為：R支路表示絕緣介質(zhì)中能自由移動的載流子在電壓作用下產(chǎn)生電流的效應(yīng)：C0支路表示加在絕緣兩端的電極與絕緣介質(zhì)共同構(gòu)成的電容效應(yīng)，也稱無損極化電容效應(yīng)(所謂無損極化，是指無極分子在電場作用下發(fā)生正負(fù)電荷中心分離，但這種分離是彈性的，一旦外電場消失，分子正負(fù)電荷中心又會重合，因此這種極化不消耗能量)：Ra與Ca串聯(lián)支路表示介質(zhì)在外加電場作用下發(fā)生有損極化過程的效應(yīng)(所謂有損極化，主要是指偶極子在外電場作用下發(fā)生一致性取向，這種極化是非彈性的，即外電場消失后不會自行恢復(fù)，因此有能量消耗，另外，不同介質(zhì)間的夾層極化也屬于有損極化)。在外加直流電壓作用下，過渡過程(C0和Ca充電)完畢后，只有Ri有電流通過，這個電流就是泄漏電流，Ri即上面所說的絕緣電阻；但在外加交流電壓作用下，情況卻有所不同。

絕緣介質(zhì)的損耗與角頻率、電壓、等效電容和δ有關(guān)。對于給定的絕緣試品，Cp基本上是確定的；而在供配電系統(tǒng)中，U和ω也都基本上是確定的。所以，介質(zhì)損耗△P的大小就與介質(zhì)損耗角的正切tanδ成正比，tanδ也因此成為絕緣測試中的一個重要參數(shù)。

絕緣材料自身有缺陷或受潮

由于介質(zhì)損耗本身體現(xiàn)了泄漏電流和有損極化電流的情況，在絕緣受潮和有缺陷時，泄漏電流會增大；而當(dāng)絕緣介質(zhì)中有大量氣泡、雜質(zhì)和受潮時，極化損耗電流會加大，于是tanδ的大小就直接與絕緣狀況的好壞發(fā)生了聯(lián)系。同時，介質(zhì)損耗是將電能轉(zhuǎn)化成熱能，它會使絕緣介質(zhì)內(nèi)部發(fā)熱，溫度升高，從而使泄漏電流和有損極化電流進(jìn)一步加大，如此惡性循環(huán)，可能在絕緣的薄弱處引發(fā)擊穿。因此，tanδ既反映了絕緣介質(zhì)本身的狀態(tài)，又能反映絕緣介質(zhì)狀況從良好向劣化發(fā)展的進(jìn)程。工程上往往要定期對電氣設(shè)備的tanδ值進(jìn)行測試通過對歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前測試值的對比分析，可為判斷絕緣介質(zhì)的性能狀況提供重要信息。

由于tanδ是通過絕緣介質(zhì)的能量損耗來判斷其性能狀況的，因此，它對判斷小體積設(shè)備的絕緣老化和大面積受潮等分布性缺陷特別有效，但對于大型設(shè)備和多元件串并聯(lián)形式設(shè)備中的局部缺陷，由于其損耗的增加占總損耗的比重很低，在tanδ上就不易被反映，因此我們說tanδ對這類絕緣缺陷不敏感，這是tanδ在應(yīng)用上的局限。

溫度、頻率和電壓

除了絕緣介質(zhì)本身的性能狀況外,還有一些因素對tanδ的大小有影響。這些因素主要有溫度、頻率和電壓。由于頻率和電壓在測試時是可以人為選定的，故通常只有溫度對tanδ的影響才需要校正。tanδ與溫度的關(guān)系如圖2-13所示，該圖只給出了定性的關(guān)系，定量關(guān)系可查閱相關(guān)的手冊。

另外，盡管在測試時電壓可人為選定，但到底選多大的電壓進(jìn)行測試卻有所要求。一般當(dāng)測試電壓升高時，tanδ并不發(fā)生明顯變化，但當(dāng)電壓超過某一值時，tanδ會急劇上升，這是因為介質(zhì)中夾雜的氣泡或雜質(zhì)在這個高電壓下開始發(fā)生游離，從而產(chǎn)生附加損耗。因此，在較高電壓下測tanδ值，能檢查出絕緣介質(zhì)中夾雜有氣隙或老化分層龜裂等缺陷來。例如對電機(jī)絕緣進(jìn)行試驗時，就要測定不同電壓時的tanδ，通過比較進(jìn)行判斷。