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介质损失角正切测量方法

时间:2016-08-11 16:49:07  阅读:
       绝缘介质在交流电压的作用下,会在绝缘介质内部产生损耗(包括沿面爬电造成的损耗)。因此电路中的电流与施加电压之间功率因数角就不再是90°,而是小于90°。它的余角δ称为绝缘介质的损失角,用δ的正切tgδ表示绝缘介质一种特性。

介质损失角正切与使用的材料种类、性能、产品的结构、工艺处理方法、处理质量以及清洁程度有关。利用这些因素可以对绝缘总体的干燥质量、吸潮程度、清洁度以及老化情况等进行判断。对生产中的新变压器,最主要是绝缘中的含水量影响介损。

对于运行中产品绝缘老化反而会使tgδ值减小(在一定电压值以下时),因此只靠这个因素来判断绝缘性能是否良好,是不够确切的。还应该根据绝缘定期预防性试验资料进行比较。

在电压作用下,电介质产生一定的能量损耗,这部分损耗称介质损耗或介质损失。产生介质损耗的原因主要是电介质电导、极化和局部放电。具体为电介质电导引起的损耗、极化引起的损耗、局部放电引起的损耗。

一、介质损失角正切测量方法

1、介质损失角正切
对绝缘介质施加交流电压,在绝缘介质中就会产生损耗,因而电路中的电流就会滞后于位移电流,δ角如图3-5。90°—δ就是电路中电流I和施加电压之间的功率因数角,因为很小,
所以
介质中的损耗:
当δ很小时,

也就是说在一定的电压和角频率ω)下,tgδ代表了介质的损耗因素,tgδ通常以%数表示。

介质损耗除了在直流电压作用下那样产生传导电流造成的热损耗之外。在交流电压作用下,介质极化产生损耗。介质极化包括:

(1)电子位移极化

原子和离子在外电场作用下,围绕着原子核旋转的电子层会逆着电场方向产生位移,使正负电荷中心不再重合,而形成了偶极子(图3 -6a)。

(2)原子位移极化

大多数结晶材料在外电场作用下,构成分子的原子也会产生偏移,而形成偶极子(图3- 6b)。

(3)偶极子转向极化

极性材料物质本身内部存在永久性的偶极子,没有外电场时,其偶极子之间各个方向上的机率相同,偶极矩互相抵消,不呈现介质极化,当有外电场作用时极性分子开始沿电场方向排列,电场强度越高,呈现的偶极矩越大 ,这 叫做偶极子极化(图3 -7)。

(1)空间电荷极化(阶面极化)
电子位移极化,原子位移极化,偶极子转向极化形成的偶极矩都是束缚电荷,束缚在分子中,不能在介质中迁移。

为了改善电场,在变压器、互感器、套管等高电压电器中采用两种或两种以上的绝缘材料组合使用(油纸),在外电场的作用下介质的质点会沿着电场迁移,迁移过程中遇到障碍会在二种材料的介面上停留,形成极化电流(图3-8)。

极化电流Q

只要R2C2≠R1C1
则Q≠0
组合使用的两种材料的介电系数相差越大,这种现象越严重,绝缘介质中的另一部分损耗是由局部放电引起的:当介质中电场强度达到一定值时,由于气隙、电极尖角和杂质等的存在会在该处产生局部放电而产生损耗,场强越高损耗增长越快。但在低于起始游离电压(场强)之前,这部分损耗是不存在的,这是使tgδ电压特性曲线开始向上激增的原因。

在电压作用下,电介质产生一定的能量损耗,这部分损耗称介质损耗或介质损失。产生介质损耗的原因主要是电介质电导、极化和局部放电。测量电介质损耗的常用仪器RT8000变压器介质损耗测试仪


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