1、,課 程 題 目 介質損耗（角）正切角 試驗,目 錄,1 介質的極化、電導和介質損耗 1.1 介質的極化 1.2 電介質的電導 1.3 電介質損耗 2 介質損耗正切角的測量 2.1 西林電橋原理 2.2 測量的影響因數(shù),1 介質的極化、電導和介質損耗 1.1 介質的極化 具有極性分子的電介質稱為極性電介質，而中性分子構成的電解質稱為中性電介質。前者是即使沒有外電場的作用其分子本身也具有電矩的電介質。介質的相對介電常數(shù)：,r綜合反映電介質極化的一個物理量。在20oC時工頻電壓下氣體介質r接近于1，液態(tài)和固體電介質大多在26之間。 最基本的極化形式有電子式極化、離子式極化和偶極子極化等三種，此外還

2、有夾層極化和空間極化等。,1）電子式極化 當物質原子里的電子軌道受到外電場作用時，它將相對于原子核產(chǎn)生位移，這就是電子式極化。當外電場撤掉后，依靠正負電子間的吸引力，作用中心又馬上重合，整體呈現(xiàn)非極性，所以這種極化沒有損耗。 2）離子式極化 固體無機化合物多屬離子式結構，如云母、陶瓷材料等。無外電場作用時，每個分子正負離子的作用中心是重合的，故不呈現(xiàn)極性。離子式極化也屬于彈性極化，幾乎沒有損耗。 3）偶極子極化 偶極子是一種特殊的分子，它的正負電荷的中心不相重合，好像分子的一端帶有正電荷、另一端帶有負電荷一樣，因而形成一個永久性的偶極矩。例如、蓖麻油、橡膠、膠木等都是常用的極性絕緣材料。,如圖

3、1所示，當不存在電場時，這些偶極子雜亂無章地排序著，宏觀電矩等于零，整個電介質對外不表現(xiàn)極性。當出現(xiàn)電場后偶極子沿電場方向轉動，因而出現(xiàn)極性，這種極化稱為偶極化和轉向極化。 它是非彈性的,極化過程中需要消耗一定的能量。,圖1 偶極子極化,4）夾層極化 由于介電常數(shù)和電導率的多種電解質組成的結緣結構，在加上外電場后各層電壓將從開始是按介電常數(shù)分布逐漸過渡到穩(wěn)定時按電導率分布。在電壓重新分布過程中，夾層截面上會聚集起一些電荷，使整個介質等值電容增大，這種極化稱為夾層極化。 各種極化見表1。 表1 各種極化,1.2 電介質的電導 任何電介質都不同程度地具有一定的電導性，只不過其電導率很小而以，表征電

4、介質電導電性能的主要物理量即為電導率或其倒數(shù)電阻率。 按照載流子的不同，電介質的導電可分為離子電導和電子電導兩種，前者以離子為載流子，后者以自由電子為載流子。在正常情況下，電解質電導主要是離子電導，這同金屬導體的主要電導依靠自由電子有本質的區(qū)別。 固體和液體介質的電導率和溫度T的關系均可近似的用下式表示,式中A、B為常數(shù)，均與介質特性有關，但固體介質的常數(shù)B通常比液體介質B值大得多；T為絕對溫度。 上式表明，電介質的電導率隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升，所以測量電解質和絕緣電阻時，必須注意溫度問題。,1.3 電介質損耗 在直流電壓的作用下，電介質中沒有周期性的極化過程，只要外加電壓還沒有打到引起局部放電

5、的數(shù)值，介質中的損耗將僅由電導引起，所以用體積電導和表面電導率兩個物理量就已能充分說明問題，不必再引入介質損耗這個概念了。 在交流的作用下，在交流電壓下，流過電介質的電流 包含有功分量 和無功分量 ，即,圖2 介質在交流電壓作用下的電流向量圖及功率三角形,從圖2中可以看出,此時的介質損耗功率：(請將文中所有tg全部改為tan),式中， 電源角頻率； 功率因數(shù)角； 介質損耗角；,介質損耗角 為功率因數(shù)角 的余角，其正切 又可稱為介質損耗因數(shù)，常用百分數(shù)（）來表示。 通常均采用介質損耗角正切 作為綜合反映電介質損耗特性優(yōu)劣的一個指標，測量和監(jiān)控各種電力設備絕緣 的值已成為電力系統(tǒng)中絕緣預防性試驗最

6、重要的項目之一。 如果介質損耗主要由極化所引起，則常采用串聯(lián)等值電路 ；若介質損耗由電導引起，常采用并聯(lián)等值電路。,因為介質損耗角值 一般都很小， ，所以,用兩種等值電路所得出的和P理應相同。若U、Cs、已知，P最后取決于 ，即可以用 大小表示P。 2 介質損耗正切角的測量 2.1 西林電橋原理 的測量常采用高壓交流平衡 電橋（西林電橋），不平衡電橋， 或低功率因素瓦特表來測量、這里 主要介紹西林電橋。 西林電橋的接線如圖3所示，被 試品以并聯(lián)等值電路表示。,圖3 西林電橋原理接線圖,圖3中，被試品以并聯(lián)等值電路表示，其等值電容和電阻分別為 和 ； 為可調的無感電阻； 為高壓標準電容器的電容；

7、 為可調電容； 為定值無感電阻；P為交流檢流計。調節(jié) 和 ，使電橋達到平衡，即通過檢流計P的電流為零,此時有,由于通過橋臂CA和AD，CB和BD的電流分別均為 和 ，所以各橋 臂電壓之比即相應的橋臂阻抗之比 ，即：,式中,可以求得試品電容 和等值電阻,介質并聯(lián)等值電路的介質損耗角正切,因為,圖3中，A,B兩處接有放電管V，目的是防止 、 上出現(xiàn)高電壓。,2.2 測量的影響因數(shù) 1）外界電磁場的干擾影響：一種是由于存在雜散電容。另一種是由于 交變磁場感應出干擾磁場。 消除方法：將電橋的低壓臂和檢流計用金屬網(wǎng)和屏蔽電纜線加以屏蔽。 2） 溫度的影響：一般 隨溫度的增高而增大。 3）試驗電壓的影響（

8、圖4）： 曲線1良好絕緣在額定電壓下， 值幾乎 不變 。 曲線2若絕緣存在空隙或氣泡時，當所加 電壓尚不足以使氣泡電離時，其 與良好 絕緣時無差別，但若所加電壓能引起氣泡電 離或發(fā)生局部放電時， 隨U的升高而迅速 增大，電壓回落時電離要比電壓上升時要更 強一些，因而會出現(xiàn)閉環(huán)曲線。,圖 4 與試驗電壓的典型關系曲線,如果絕緣受潮，則電壓較低時， 就已經(jīng)相當大，電壓升高時， 更 將急劇增大；電壓回落時， 也要比電壓上升時更大一些，因而形成了不閉合的分叉曲線。 4）試品電容量的影響：對于電容量較小的試品， 測量能有效的發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對電容量較大的試品， 測量只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷，此時要把它分解成幾個彼此絕緣部分的被試品，分別測量