介质损耗角测量方法

介质损耗角测量方法
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4.2 介质损耗角正切值的测量

上节的基本内容:
绝缘预防性试验:绝缘特性试验 耐压试验

绝缘电阻的测量:数字兆欧表
所能发现的缺陷:总体绝缘质量下降 绝缘整体受潮 存在贯穿性导电通道

介质损耗:电介质在电压作用下有能量损耗, 电介质的能量损耗简称介质损耗 电介质的等值电路:

当绝缘介质劣化时,介质损耗增加,但介质损耗 难以形成标准

介质损耗角 为功率因数角的余角,其 正切值 tan  又称为介质损耗因数,常用 百分比(%)表示

IR 1 R t an    I C UC RC
介质损耗角正切值只与介质材料本身属性 有关,与电气设备的尺寸和绝缘的结构无关, 所以对介质损耗的测量主要是指测量介质损耗 角正切

U

tanδ的测量方法:西林电桥法 测量设备:(a)QS-1型西林电桥 (b)智能型介质损耗测量仪

(a)

(b)

QS-1型西林电桥原理接线图

4.2.1 西林电桥测量法的基本原理

4-6 西林电桥原理接线图

图中Cx,Rx为被测试样的等效并联电容与电阻, R 、R4表示电阻比例臂,Cn为平衡试样电容Cx的标准,
3

C 为平衡损耗角正切的可变电容。
4

根据电容平衡原理,当: Z x Z4  Zn Z3

(4-6) 式中Zx、Zn、Z3、Z4分别是电桥的试样阻抗,标 准电容器阻抗以及桥臂Z3和Z4的阻抗
1 1 = + jwCx Zx Rx
ZN = 1 jwC N

Z 3 = R3

1 1 = + jwC4 Z 4 R4

(4-7) (4-8) (4-9)

解所得方程式,得

R4 1 Cx  CN  R3 1  tan 2  x

U IR 1 Rx tan x     R4C4 I C UC x RxC x

为了读数方便,取

R4 

104




104 C4  C4  106

tan x  R4C4  100 



若 C 4以 F 计,则 C4 的读数就为

tan x的值。

当tan  x  0.1时,试样电容可近似地按下式计算:
Cx  R4 CN R3

(4-10)

因此,当桥臂电阻R3,R4和电容CN,C4已知时 就可以求得试样电容和损耗角正切。

通常被试品阻抗要比Z3和Z4大得多,所以工作

电压主要作用在被试品上,因此它们被称为高压
臂,而Z3和Z4为低压臂,其作用电压往往只有数伏。 这种接线方式称为正接线。 为了确保人身和设备安全,在低压臂上并联 有放电管(A、B两点对地),以防止在R3、C4等需

要调节的元件上出现高压。

由于绝大多数电气设备的金属外壳是直接放 在接地底座上的,换言之,被试品的一极往往是 固定接地的。这时就不能用上述正接线来测量它 们的tanδ,而应改用图4-8所示的反接线法进行测 量。

图4-8 西林电桥反接线原理图

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4.2.2 西林电桥测量法的电磁干扰
在现场进行测量时,试品和桥体往往处在周 围带电部分的电场作用范围之内,虽然电桥本体 及连接线都如前所述采取了屏蔽,但对试品通常 无法做到全部屏蔽。这时等

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