介质损耗因数测量方法的意义及原理

来源：武汉国试

近年来随着电力用户用电量大幅度增高，新型能源供电的加入，特高压交流、直流输电线路建成并投用，将变电站在电网中的地位提升到新的高度，各种电压等级的变电站兴建，变电站内电气一次设备种类的增多。使电气一次设备高压试验显得尤为重要，在众多的电气设备高压试验项目中，介质损耗试验是必不可少的一环。

在电场作用下，电气设备在输电过程中有一部分能量转变为其他形式的能量，通常为热能。排除电气设备之间导线连接不紧密、铜铝接触无过渡、输电量过大、户外温度过高等因素，设备发热是由介质损耗引起，所谓介质损耗就是指在电场作用下电介质内部，如果损耗很大，会使电气设备温度升高，导致电气设备绝缘材料发热老化，如果介质温度不断上升，严重时会使电气设备绝缘部分融化、烧焦，丧失绝缘能力，造成击穿，影响变电站正常运行。因此，介质损耗的大小是衡量绝缘性能的一项重要指标。但不同设备由于运行电压、结构尺寸等不同，不能通过介质损耗的大小来衡量对比设备的绝缘性能好坏。因此引入了介质损耗因数tg&(又称介质损失角正切值)的概念。只与材料特性有关，与材料的尺寸、体积无关，这样以来便于不同设备之间进行比较。测量介质损耗因数tg&；是判断电气设备的绝缘状况得一种传统且十分有效的方法。

测量介质损耗因数的原理分为三种：

1)西林电桥是80年代以前广泛使用的现场介损测试仪器。试验时需配备外部标准电容器，以及10kV升压器及电源控制箱。需要调节平衡，是由：交流阻抗器、转换开关、检流计、高压标准电容器组成。

2)电流比较仪电桥：电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝平衡的原理。由于它测量精度高适合实验室使用，所以这种测量方法在现场不常用。

3)数字型高压介损测试：它具有接线简单、自动换算数值，数据可靠、抗干扰能力强等优点，是现在变电站内常用的测试方法。数字式介损测试基本测量原理是基于传统西林电桥的原理上，测量系统通过标准侧R4和被试侧R3分别将流过标准电容器和被试品的电流信号进行高速同步采样，经模数(A/D)转换电路测量得到两组信号波形数据，再经计算处理中心分析，分别得出标准侧和被试侧正弦信号的幅值、相位关系，从而计算出被试品的电容量及介损值。

介质损耗因数试验现场使用时主要有三种方法：正接线法、反接线法、自激法。

1)正接法：这种方法对未安装的耦合电容器、小容量电容器比较适用，测量原理是试品不接地，桥体E端接地，在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。

2)反接线法：反接线法多用在容量比较大的设备上，比如变压器、。它的测量原理是试品接地，桥体U端接地，E端为高压端，在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。此时桥体处于高电位，R3、C4需通过绝缘杆调节。由于变电

站运行后设备是接地的，所以只能选用反接线法，如套管，虽然套管容量不大但是在运行时末屏接地为了在变电站投运后复测时得到可参照的数据，在套管安装前建议也使用反接线方法测试。

3)自激法：这种测量方式多用在电容式电压互感器，由于电容式电压互感器的分压单元，由于C1和C2连接处是封闭的，不能直接采用正接线测试，如果测量C1和C2的串联值。由于与中间变压器对地电容跟C1和C2形成“T形网络”，如果中间变压器介损较大，可能出现负值。因此应采用自激磁法进行测试。

自激法原理图

影响介质损耗试验的因素及解决方法:

1)电压的影响

现场试验时会发现随着试验仪器外加电压的上升、下降。会有测量数据变化的现象。其实外加电压的升高，与tg&无直接的关系，只是电压上升到某一数值时，介质的局部放电，造成tg&增大。因为设备中存在杂质、气泡高电压时会放电，产生附加损耗，使tg&随着电压的变化而变化。

2)频率的影响

现场试验时会发现一定的频率范围内，tg&随着频率的增加而增加。由于电气设备正常运行时均处于50Hz的工作频率下，所以现场试验时一般选用工频输出，而不采用变频输出。

3)温度影响

在夏季与冬季试验时会发现tg&有明显的不同，随着温度的升高介质损耗会增大。所以现场采用具有温度折算功能的仪器试验前设定好温度进行近似估算。

4)磁场影响

在远离变电站运行区域对设备进行未安装前试验时会发现测试数据与出厂数据非常接近但当组装到位后再做该项试验会发现数据偏大，此时现场选用反接线法复测，将设备通过地刀与变电站地网相连接，反向接线，常见的设备有耦合电容器。

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