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介電常數(shù)儀測試介質(zhì)損耗時(shí)的影響因素

更新時(shí)間:2024-11-20      點(diǎn)擊次數(shù):577

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(diǎn)介紹下測試介質(zhì)損耗的影響因素。


LDJD系列介電常數(shù)測試儀

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(gè)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(dòng)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(huì)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(huì)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(gè)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)等效電路及相量圖

絕緣介質(zhì)的損耗與角頻率、電壓、等效電容和δ有關(guān)。對(duì)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(gè)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(shí),泄漏電流會(huì)增大;而當(dāng)絕緣介質(zhì)中有大量氣泡、雜質(zhì)和受潮時(shí),極化損耗電流會(huì)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(shí),介質(zhì)損耗是將電能轉(zhuǎn)化成熱能,它會(huì)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(duì)電氣設(shè)備的tanδ值進(jìn)行測試通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前測試值的對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)是可以人為選定的,故通常只有溫度對(duì)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。


極性介質(zhì)的損耗與溫度的關(guān)系

另外,盡管在測試時(shí)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(shí),tanδ并不發(fā)生明顯變化,但當(dāng)電壓超過某一值時(shí),tanδ會(huì)急劇上升,這是因?yàn)榻橘|(zhì)中夾雜的氣泡或雜質(zhì)在這個(gè)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(duì)電機(jī)絕緣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),就要測定不同電壓時(shí)的tanδ,通過比較進(jìn)行判斷。


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