探讨电容量和介质损耗因数试验

一、试验目的介质损耗因数试验，全称为介质损耗角正切值tanδ试验，介质损耗角正切值tanδ简称介损值，也称为介质损耗因数。在绝缘预防性试验中，介损试验是一种使用较多，而且是判断绝缘性能较为有效的方法。　

在交流电压的作用下，流过介质的电流由无功电流Ic和有功电流Ir两部分组成。当电器设备的绝缘普遍受潮，脏污或老化以及绝缘中有气隙发生局部放电时，流过绝缘的有功电流分量Ir将增加，tanδ也增大。这样通过测量绝缘的tanδ值，可以反映出整个绝缘的分布性缺陷。如果绝缘内的缺陷不是分布性的，而是集中性的，则测量tanδ的方法有时反映就不是很灵敏。

所以介质损耗因数试验能比较灵敏地发现中小型电容量电气设备的绝缘整体受潮、老化、油质劣化和缺陷，也能非常灵敏地发现绝缘油质量的优劣。但是对大容量的电气设备，当缺陷所占面积较小时，灵敏度较低，难以发现集中缺陷，因此对大型电力变压器测量整体介质损耗因数以后，还应单独测量电容型套管的介质损耗因数。

二、试验方法

介质损耗测试仪常规接线方式有正接法和反接法两种。

（1）正接法

正接线原理如图所示（测试图），正接线时，交流高电压由被试品Zx的一端加入，电桥处于低压端，操作比较安全方便，而且电桥内部不受强电场干扰，所以准确度较高。采用这种接线，被试品一端接高压，另一端接至电桥的低压端，被试品必须与地绝缘。现场对有“末屏”的电气设备（如电流互感器，电容式电压互感器，套管，耦合电容器等），都采用正接线进行测量。

（2）反接法

反接线原理如图所示（测试图），反接线时，交流高压从电桥的地端加入，被试品一端接电桥测量端，另一端接地。反接法在现场一般用于被试品无“末屏”的电气设备（如变压器，分级绝缘的电压互感器等）。

（3）自激法

自激法原理如图所示（测试图），自激法主要用在电容式电压互感器中，由于其电容分压器和电磁单元合装在一个瓷套内，无法使用电磁单元同电容分压器两端断开。其本质还是常规的正接法和反接法，高压改由中间变压器T1励磁加压（一般选择额定输出容量最大的二次绕组加压），测量C1和C2采用常规正接法，测量中间变压器采用反接法。

三、影响因素

绝缘介质的tanδ值除受试品本身的绝缘状况，结构，介质材料，有无分布性缺陷以及电磁场干扰等影响外（不考虑频率的影响，是因为外加电压频率基本不变），还受到以下因素的影响。

1、温度的影响

温度对tanδ的测量影响较大，影响的程度随试品绝缘材料，结构及本身绝缘状况的不同而异。一般情况下，tanδ是随温度上升而增加的，现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tanδ值换算到20℃。

有些绝缘材料在温度低于某一临界值时，其tanδ可能随温度的降低而上升；而潮湿的材料在0℃以下时水分冻结，tanδ会降低。所以过低温度下测得的tanδ不能反映真实的绝缘状况，容易导致错误的结论。因此测量tanδ应在不低于5℃时进行。

2、湿度和脏污的影响

tanδ与湿度的关系很大。介质受潮脏污后，表面泄露增大，还会出现夹层极化，因而tanδ将大为增加。为了消除影响，可采用加屏蔽环，即用软裸铜线紧贴在被试品表面缠绕成屏蔽环，并与电桥的屏蔽连接，使表面泄露电流不经过桥臂直接引回电源。这种方法会改变被试品设备表面电场分布，其测量的tanδ值及Cx值与实际的有误差。最好将被试品表面清洁，干燥来消除湿度和脏污的影响。

3、试验电压的影响

良好绝缘的tanδ不随电压的升高而明显增加。若绝缘内部有缺陷，则其tanδ将随试验电压的升高而明显增加。

在绝缘良好的情况下，在击穿电压以下，随电压升高，在有功电流Ir增加的同时，无功电流Ic也成正比的增加，因此tanδ几乎不随电压的升高而增加；

若存在绝缘老化，或内部有分层，裂缝以及其他原因使绝缘中含有气体时的情况下，气体的游离电压较低，当外施电压高于气体的游离电压Uo时，气体发生游离放电，有功电流Ir增加，损耗增加，tanδ会迅速增大。

4、被试品电容的影响

对电容量较小的设备（如套管，互感器，耦合电容器等），测tanδ能有效地发现局部集中性的和整体分布性的缺陷。但对电容量较大的设备（如大中型变压器，电力电缆，电力电容器，发电机等），测tanδ只能发现绝缘的整体分布性缺陷。因为局部集中性缺陷所引起的损耗增加只占总损耗的极小部分而被掩盖，这和被试品电容量有关。因此，当进行现场测试时，能分解试验的尽量分解试验，通过减小整体绝缘的体积（即减小被试品的电容量），提高反映局部缺陷的灵敏度。

四、判断标准与分析

对介损试验中所测出的tanδ值进行判断时，与绝缘电阻的判断相类似，应着重从以下几方面进行。

1、tanδ值的判断

测得的tanδ值不应超出有关标准的规定。若有超出，应查明原因，必要时应对被试品进行分解试验，以便查出问题所在，并进行妥善处理。

2、试验数值的相互比较

将所测得的tanδ值与被试设备历次所测得的tanδ值相比较；与其他同类型设备相比较；同一设备各相间比较。即使tanδ未超出标准规定，但在上述比较中，有明显增大时，同样应加以重视。

3、应排除温度，湿度和脏污的影响

在对tanδ进行分析判断时，应充分考虑温度，湿度，脏污的影响，特别是温度的影响。在有关规程标准中，一般都规定了一定温度下的tanδ标准数值。例如，对额定电压为kV及以上变压器绕组连同套管一起的tanδ标准为：在20℃时的介质损耗因数为0.。