介质损耗因数试验是判断电气设备绝缘性能较为有效的方法，能直接、明显地反映出绝缘的整体受潮、劣化变质 等分布性缺陷。因此，在电气设备（如电力变压器、高压开关、互感器、套管、耦合电容等）交接和例行试验中，介质损 耗因素试验已得到普遍的应用。本文较为系统地阐述了介质损耗因数的定义、试验等值电路及向量图、试验目的、测量仪 器及影响试验结果的因素。

  1. 电导损耗。当给电介质施加交流电压时，电介质中 会有电导电流流过，电介质因此而发热产生损耗，通常这 部分电流都很小。

  2. 游离损耗。电介质中局部电场集中处（如固体电介 质中的气泡，气体电介质中电极的尖端等），当电场强度 高于某一值时，介质局部就会产生放电，同时伴随能量损耗。

  3. 极化损耗。由于介质结构的不均匀，在交流电场作 用下，使不均匀介质边界面上的电荷，时而积聚，时而消失， 电荷积聚和消失都要通过介质内部，这样就造成了一定的 能量损耗。

  与介质损耗不同的是，介质损耗因数tanδ 只与材料的性质有关，而与材料的尺寸已经体积大小等外部因素无关， 这样做才能够便于不同设备之间进行比较。

  根据绝缘介质在交流电压作用下的等值电路及相量图， 可推导出介质损耗各物理量之间的关系。

  如下图 1 所示，当对一绝缘介质施加交流电压时，介质上将流过电容电流 IC1、吸收电流 I2 和电导电流 IR1。其中又可以将吸收电流 I2 分解成有功分量 IR2 和无功分量 IC2 两 部分。电容电流 IC1 和 IC2 是不消耗能量的，只有电导电流 IR1 和吸收电流中的有功分量 IR2 才消耗能量。

  由上面的式子可知，介质损耗与电源电压的平方 U2 、 角频率 ω、电容 C 以及 δ 角的正切值 tanδ 成正比。当电 压 U、角频率 ω 及电容 C 一定时，介质损耗和 tanδ 成正比。

  将 δ 角定义为介质损耗角，tanδ 即为介质损耗角正切值，定义 tanδ 为介质损耗因数。

  1. 能较为灵敏地发现中小型电容量电气设备的绝缘整 体受潮、老化、油质劣化和局部缺陷。

  3. 对容量较大的电气设备，若绝缘缺陷占据的体积只 占总体积的一小部分，则测量介质损耗因数较难发现设备 存在的绝缘缺陷。所以我们在测量大型变压器整体的介质 损耗因数之后，还应再测量其电容型套管的介质损耗因数， 原因后面会具体解释。

  测量介质损耗因数常用的仪器有西林电桥、M 型介质 试验器、电流比较型电桥三类，本文主要介绍第一类和第三类。

  西林电桥是 80 年代以前普遍的使用的现场介损测试仪器， 它有两种接线 正接线

  试品两极对地均绝缘，此方法在日常试验中常常使用， 如对电容型套管、耦合电容器、电容式互感器等电气设备 均采用正接线方式测量 tanδ。正接线使用时，电桥处于低 电位，测量结果比反接线方法正确，电桥三根导线（出线） 处于低电位。在被试品有充足绝缘水平时，允许施加大 于 10kV 的电压作为试验电压，但一定要使用与额定电压相适 应的标准电容器。

  多数高压电气设备外壳都是直接地的，对于一极接地的电气设备应采用反接线方式测量 tanδ。反接线使用时， 电桥和出线均处于高电位，对地应保持一定的安全距离， 最少不应低于 10cm。电桥面板上的接地端子必须牢固接地。

  相位差法介损仪是携带型西林电桥的更新换代产品。 把标准电容器和升压变压器组合在一起，称为一体化。此 种介损仪采用现代微电子技术以提高测量精度和自动显示， 采用红外技术和光纤传递以提高抗干扰能力，如 AI-6000 型自动抗干扰精密介质损耗测量仪。与西林电桥相比，相 位差法介损仪具有简单易操作、自动测量、无须换算、精度高、 抗干扰能力强等优点，仪器内部附有标准电容器及升压装 置，便于携带。

  介质损耗因素不仅受到设备缺陷和电磁场干扰的影响， 还受到温度、试验电压、试品电容的影响。

  温度对 tanδ 测量的影响较大，绝大多数情况下，同一 种被试品的 tanδ 随着温度的升高而增大。但由于不同绝缘 介质或不同潮湿程度有不一样的随气温变化的规律，一般 无法将某一温度下测得的介质损耗因数值准确换算至另一 温度下的数值，在 20℃至 80℃之间，tanδ 随着温度而变 化的经验公式为 tanδ=tanδ0e α（t-t0），但这种温度换算方法 所得的数据也只是近似的。最好在 10℃至 30℃范围内并与 历史试验测量时相近的温度下对设备做 tanδ 测量。

  对绝缘良好的设备而言，在一定试验电压范围内，流 过绝缘介质的电流有功和无功分量随着电压的增加成比例 增加，因此介质损耗因数不会有明显变化。但对于绝缘有 缺陷的设备来说，当电压上升到介质的局部放电起始电压 以上时，介质中夹杂气泡或杂质的部分电场可能很强，会 首先放电，产生附加损耗，使测得的介质损耗因数值增加。 因此在较高电压下测量 tanδ，可以较为真实地反映出设备的绝缘状况，便于及时准确地发现设备绝缘存在的缺陷。

  对于如套管、电压互感器、电流互感器等电容量比较 小的设备，测量其介质损耗因数可以有效发现其存在的局 部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但若集中性缺陷的体积 所占被试设备绝缘体积的比重很小，如大、中型变压器等 大体积设备的局部缺陷，其引起的损耗只占总损耗中的极 小部分，则测量其介质损耗因数不能灵敏的反映绝缘缺陷， 应尽量进行分解试验。下面通过公式来解释这一现象。设 备绝缘由多种材料、多种部件构成，可以看作是由许多并 联等值回路组成。

  从上式分析，显而易见电容量对介质损耗因数的影响。 在测量多材料、多结构、多层绝缘介质的绝缘性能时，当 其中某一种或某一层的绝缘介质损耗因数偏大时，并不能有效地在总介质损耗因数值中反映出来，或者说介质损耗因数对反映绝缘的局部缺陷不灵敏。

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