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Tanδ介電損耗正切角定義,檢測意義

發布:2023-03-07 閱讀量:

武漢特高壓旗下的異頻介質損耗測試儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。

什么是變壓器的介質損耗因數,如何測試?(圖1)

電力電容器是實際的電容器,而不是理想的電容器。在外部交流電壓的作用下,除了輸出一定容量的無功功率Q外,在電容器的內部介質中,在電容器的板(鋁箔)中,引線等導體和瓷瓶之間的漏電流中會產生一定量的有功功率損耗P。

通常,電容器的有功功率P與無功功率Q之比稱為電容器的損耗角正切,用下式表示:

tanδ=P/Q

在公式中:tanδ - 電容器的損耗角正切 (%);

P - 電容器的有功功率(W);

Q - 電容器的無功功率 (var)。

介損角(介電損耗角)是反映高壓電氣設備絕緣性能的重要指標。介電損耗角的變化可以反映絕緣中的受潮、劣化或氣體放電等絕緣缺陷。因此,測量介電損耗角是研究絕緣老化特性和在線監測絕緣條件的重要組成部分。

電容設備的絕緣結構通常由多種絕緣材料組成。電氣設備內部絕緣介質分為三大類,其中液體介質包括變壓器油、電容器油等;固體介質包括云母、電瓷、玻璃、硅橡膠等;氣體材料包括六氟化硫等。在電場的作用下,絕緣介質中會發生極化、電導和損耗等物理現象。介電損耗是絕緣設備在電場作用下造成的能量損耗。消耗的能量轉化為熱能,導致絕緣材料的溫度升高。當溫度過高時,會導致絕緣材料老化和變質。絕緣介電損耗主要分為三種類型:極化損耗、離子損耗和電導損耗。

Tanδ稱為介電損耗角的正切。它是交流電壓下電介質中有源元件與電抗元件的比值。它是一個無量綱數,反映了電介質中每單位體積的能量損失。

介電損耗與施加的電壓、工頻、介電電容C和介電損耗因數tanδ成正比。但是,使用介電損耗P來表示介質的質量是不方便的,因為P值與測試電壓和介質尺寸(形狀,尺寸,厚度等)等因素有關,并且難以比較不同的設備,因此無法準確確定。反映電介質的絕緣條件。當施加的電壓和頻率恒定時,介電損耗僅與介質的等效電容和介電損耗因數有關。對于一定的結構和形成的電介質,等效電容是一個固定值,因此tanδ充分反映了介電損耗情況,可用于評價高壓電力設備的絕緣等級,它是一個物理量,僅取決于材料的特性,與材料的尺寸無關。因此,在工程中,介電損耗角的切線tanδ值用于判斷介質的質量并表征電介質的損耗。

檢測的意義

通過測量介電損耗角的切線值,可以反映一系列絕緣缺陷,如絕緣受潮、質量變化差或瓷磚間隙放電。測量電介質的tanδ值便于定量分析絕緣材料的損耗特性,有利于絕緣材料的分析、研究和結構設計。材料的tanδ較大,表明電介質在運行過程中損耗較大,容易發熱和老化。例如,膠紙電容式套管具有很高的機械強度,并且尺寸較低,可以做得很短,但往往由于膠水質量不理想,tanδ相對較大,因此很難在超高壓系統中使用。蓖麻油可用于直流或脈沖電容器,但由于其tanδ大,不能用于交流電容器。用于沖擊測量的連接電纜要求其tanδ必須非常小,否則,當沖擊波在電纜中傳播時,波形將嚴重失真并影響測量精度。

但是對于集中缺陷,如果它們占據的體積很小,那么集中缺陷處的介電損耗將占絕緣體總介電損耗的一小部分,此時tanδ法的效果會很差。因此,必須測試套管或變壓器的介電損耗因數,但對于電機電纜等設備則不是必需的。在通過tanδ值判斷絕緣條件時,必須與設備多年來的tanδ值進行比較,并與相同運行條件下的其他設備進行比較。即使tanδ沒有超過標準值,當tanδ在相同操作條件下與過去和其他設備相比突然顯著增加時,也必須進行處理。

在絕緣設計中,必須注意絕緣材料的tanδ值。如果tanδ值太大,會引起嚴重的發熱,加速絕緣的老化,甚至可能導致熱擊穿。在直流電壓下,tanδ很小,可用于制造直流或脈沖電容器。

該值反映了絕緣狀況,通過測量tanδ=f(ф)的關系曲線可以判斷從良好狀態轉變為劣化狀態的過程,因此tanδ的測量是電氣設備絕緣測試中的基本項目。

通過研究溫度對tanδ值的影響,tanδ值在工作溫度下應為最小值,應避免最大值。

極化損耗隨頻率的增加而增加,特別是當電容器采用極性介質時,極化損耗隨著頻率的增加而迅速增加。當電源中出現高次(如3次和5次)諧波時,由于過熱,很容易引起電容器絕緣材料的擊穿。

用于沖擊測量的連接電纜絕緣的tanδ必須非常小,否則被測脈沖電壓在通過電纜后會發生嚴重的波形畸變,從而影響測量的精度。


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