 | 北京中航時(shí)代儀器設(shè)備有限公司 |
13699145010
在線溝通：
石磊 （銷售經(jīng)理）
- 電話：
- 400-166-9267
- 手機(jī)：
- 13699145010
- 傳真：
- 86-010-80224846
- 聯(lián)系我時(shí),，
- 告知來自化工儀器網(wǎng)
- 個(gè)性化：
- www.zhonghangyq.com
- 商鋪網(wǎng)址：
- http://sorrent.com.cn/st279932/
- 公司網(wǎng)站：
- http://www.zhonghang17.com
介質(zhì)損耗角正切值的測量
閱讀：1641發(fā)布時(shí)間：2024-7-25
介質(zhì)損耗角正切值的測量
介質(zhì)的功率損耗P與介質(zhì)損耗角正切tanδ成正比,，所以后者是絕緣品質(zhì)的重要指標(biāo)，測量tanδ值是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的一項(xiàng)靈敏有效的方法,。當(dāng)設(shè)備絕緣的tanδ超過了表4-1中的數(shù)值,，就可能表示電介質(zhì)嚴(yán)重發(fā)熱，設(shè)備面臨發(fā)生爆炸的危險(xiǎn),。因此,，當(dāng)tanδ超過設(shè)備絕緣預(yù)警值的時(shí)候，意味著絕緣存在嚴(yán)重缺陷,，應(yīng)立即進(jìn)行檢修,。
表 4-1 套管和電流互感器在某溫度時(shí)的tanδ(%)最大容許值
電氣設(shè)備 | 型式 | 大修后 | 運(yùn)行中 | 大修后 | 運(yùn)行中 | 大修后 | 運(yùn)行中 |
套管 | 充油式 | 3.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 |
油紙電容式 | 一 | 一 | 1.0 | 1.5 | 0.8 | 1.0 | |
膠紙式 | 3.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 | |
充膠式 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 | |
膠紙式或充油式 | 2.5 | 4.0 | 1.5 | 2.5 | 1.0 | 1.5 | |
電流互感器 | 充油式 | 3.0 | 6.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 |
充膠式 | 2.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 | |
膠紙電容式 | 2.5 | 6.0 | 2.0 | 3.0 | 一 | 一 | |
油紙電容式 | 一 | 一 | 1.0 | 1.5 | 0.8 | 1.0 |
tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(例如，全面老化)和小電容試品中的嚴(yán)重局部性缺陷,。由tanδ隨電壓而變化的曲線,，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度,。
該方法存在的主要問題：測量tanδ不能靈敏地反映大容量發(fā)電機(jī),、變壓器和電力電纜(它們的電容量都很大)絕緣中的局部性缺陷，這時(shí)應(yīng)盡可能將這些設(shè)備分解成幾個(gè)部分,，然后分別測量它們的tanδ,。
1西林電橋測量法的基本原理
西林電橋的原理接線如圖4-6所示。其中被試品以并聯(lián)等效電路表示,，其等效電容和電阻分別為Cx和Rx,；R3為可調(diào)的無感電阻；CN為高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容,；C4為可調(diào)電容,；R4為定值無感電阻；P為交流檢流計(jì),。
在交流電壓U的作用下,，調(diào)節(jié)R3和C4，使電橋達(dá)到平衡,，即通過檢流計(jì)P的電流為零,，說明A,、B兩點(diǎn)間無電位差，因而
可得
橋臂CA和AD中流過的電流相同,，均為
,；橋臂CB和BD中流過的電流也相同，均為
,。所以各橋臂電壓之比也即相應(yīng)的橋臂阻抗之比,，故由式(4-19)可寫出
將
分別代入式(4-20)中，并使等式兩側(cè)實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別相等,，即可求得試品電容Cx和等效電阻Rx,。
介質(zhì)并聯(lián)等效電路的介質(zhì)損耗角正切值為
如果被試品用rx和Kx的串聯(lián)等效電路表示，則Z1=rx+1/jωKx,，代入式(4-20)之后,，也可以獲得tanδ=ωKxrx=ωC4R4的結(jié)果。
因?yàn)?/span>ω=2πf=100π,，如取R4=10000/πΩ,，并取C4的單位為μF，則式(4-24)簡化為
為了讀數(shù)方便起見,，可以將電橋面板上可以調(diào)電容C4的μF值直接標(biāo)記成被試品的 tanδ值,。
同時(shí)，試品的電容CX也可以按下式求得
因?yàn)?/span>tanδ<<1,。如果被試品用串聯(lián)等效電路表示,，也可得出同樣的結(jié)果。
由于電介質(zhì)的tanδ值有時(shí)會隨著電壓的升高而起變化,，所以西林電橋的工作電壓U不宜太低,，通常采用5～10kV。更高的電壓也不宜采用,，因?yàn)槟菢訒黾觾x器的絕緣難度和影響操作安全,。
通常橋臂阻抗Z1和Z2要比Z3和Z4大得多，所以工作電壓主要作用在Z1和Z2上,，因此它們被稱為高壓臂,，而Z3和Z4為低壓臂，其作用電壓往往只有數(shù)伏,。為了確保人身和設(shè)備安全,，在低壓臂上并聯(lián)有放電管(A、B兩點(diǎn)對地),，以防止在R3,、C4等需要調(diào)節(jié)的元件上出現(xiàn)高電壓。
電橋達(dá)到平衡的相量圖如圖4-7所示，其中x
,；
和
分別為流過CX和RX的電流,，
；
和
分別為流過C4和R4的電流,，
,。由相量圖不難看出
電橋的平衡是通過R3和C4來改變橋臂電壓的大小和相位來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際操作中,，由于R3和Z4相互之間也有影響，故需反復(fù)調(diào)節(jié)R3和C4,，才能達(dá)到電橋的平衡,。
上面介紹的是西林電橋的正接線，可以看出,，這時(shí)接地點(diǎn)放在D點(diǎn),，被試品C的兩端均對地絕緣。實(shí)際上,，絕大多數(shù)電氣設(shè)備的金屬外殼是直接放在接地底座上的,，換言之，被試品的一極往往是固定接地的,。這時(shí)就不能用上述正接線來測量它們的tanδ,，而應(yīng)改用圖4-8所示的反接線法進(jìn)行測量。
在反接線的情況下,，電橋調(diào)平衡的過程以及所得的tanδ和CX的關(guān)系式,，均與正接線時(shí)無異。所不同者在于：這時(shí)接地點(diǎn)移至C點(diǎn),，原先的兩個(gè)調(diào)節(jié)臂直接換接到高電壓下,，這意味著各個(gè)調(diào)節(jié)元件(R3、C4),、檢流計(jì)P和后面要介紹的屏蔽網(wǎng)均處于高電位,，故必須保證足夠的絕緣水平和采取可靠的保護(hù)措施，以確保儀器和測試人員的安全,。
2 西林電橋測量法的電磁干擾
1.外界電場干擾
外界電場干擾主要是干擾電源(包括試驗(yàn)用高壓電源和試驗(yàn)現(xiàn)場高壓帶電體)通過帶電設(shè)備與被試設(shè)備之間的電容耦合造成的,。圖4-9a所示為電場干擾的示意圖。干擾電流Ig通過耦合電容C0流過被試設(shè)備電容Cx,，于是在電橋平衡時(shí)所測得的被試品支路的電流Ix,，由于加上Ig而變成了Ix。在干擾電流Ig大小不變而干擾源的相位連續(xù)變化時(shí),，Ig的軌跡為以被試品電流Ix的末端為圓心,，以I為半徑的一個(gè)圓，如圖4-9b所示。在某些情況下,，當(dāng)干擾結(jié)果使Ig的相量端點(diǎn)落在陰影部分的圓弧上時(shí),，tanδ值將變?yōu)樨?fù)值，這時(shí)電橋在正常接線下已無法達(dá)到平衡,，只有把C4從橋臂4換接到橋臂3與R3并聯(lián)(即將倒向開關(guān)打到-tanδ的位置),，才能使電橋平衡，并按照新的平衡條件計(jì)算出tanδ=-ωC4R3,。
為避免干擾,，最根本的辦法是盡量離開干擾源，或者加電場屏蔽,，即用金屬屏蔽罩或網(wǎng)將被試品與干擾源隔開,，并將屏蔽罩與電橋本體相連，以消除C0的影響,。但在現(xiàn)場中往往難以實(shí)現(xiàn),。對于同頻率的干擾，還可以采用移相法或倒相法來消除或減小對tanδ的測量誤差,。
移相法是現(xiàn)場常用的消除干擾的有效方法,，其基本原理是：利用移相器改變試驗(yàn)電源的相位，使被試品中的電流Ix與Ig同相或反相,，此時(shí)
,，因此測出的是真實(shí)的tanδ值，即tanδ=ωC4R4,，通常在試驗(yàn)電源和干擾電流同相和反相兩種情況下分別測兩次,，然后取其平均值。而正,、反相兩次所測得的電流分別為IOA和IOB,，因此被試品電容的實(shí)際值應(yīng)為正、反相兩次測得的平均值,。
倒相法是移相法中的特例,，比較簡便。測量時(shí)將電源正接和反接各測一次,，得到兩組測量結(jié)果C1,、tanδ1，和C2,、tanδ2,，根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)計(jì)算出電容Cx和tanδ。為分析方便,，可假定電源的相位不變,，而干擾的相位改變180°,，這樣得到的結(jié)果與干擾相位不變電源相位改變180°是一致的。由圖4-10 可得
當(dāng)干擾不大,，即tanδ1,，與tanδ2相差不大、C1與C2相差不大時(shí),，式（4-28）可簡化為
即可取兩次測量結(jié)果的平均值,，作為被試品的介質(zhì)損耗角正切值。
2.外界磁場干擾 8
外界磁場干擾主要是測試現(xiàn)場附近有漏磁通較大的設(shè)備（電抗器,、通信的濾波器等）時(shí),，其交變磁場作用于電橋檢流計(jì)內(nèi)的電流線圈回路而造成的。為了消除磁場干擾,，可設(shè)法將電橋移到磁場干擾范圍以外,。若不能做到，則可以改變檢流計(jì)極性開關(guān),，進(jìn)行兩次測量，用兩次測量的平均值作為測量結(jié)果,，以減小磁場干擾的影響,。
3西林電橋測量法的其他影響因素
1.溫度的影響
溫度對tanδ有直接影響，影響的程度隨材料,、結(jié)構(gòu)的不同而異,。一般情況下，tanδ是隨溫度上升而增加的?，F(xiàn)場試驗(yàn)時(shí),，設(shè)備溫度是變化的，為便于比較,，應(yīng)將不同溫度下測得的tanδ值換算至20℃應(yīng)當(dāng)指出,，由于被試品真實(shí)的平均溫度是很難準(zhǔn)確測定的，換算方法也不很準(zhǔn)確,，故換算后往往有很大誤差,，因此，應(yīng)盡可能在10～30℃的溫度下進(jìn)行測量,。
2.試驗(yàn)電壓的影響
一般來說,，良好的絕緣在額定電壓范圍內(nèi)，其tanδ值幾乎保持不變,，如圖4-11中的曲線 1所示,。
如果絕緣內(nèi)部存在空隙或氣泡時(shí)，情況就不同了,，當(dāng)所加電壓尚不足以使氣泡電離時(shí),，其tanδ值與電壓的關(guān)系與良好絕緣沒有什么差別,；但當(dāng)所加電壓大到能引起氣泡電離或發(fā)生局部放電時(shí)，tanδ值即開始隨U的升高而迅速增大,，電壓回落時(shí)電離要比電壓上升時(shí)更強(qiáng)一些,，因而會出現(xiàn)閉環(huán)狀曲線，如圖4-11中的曲線2所示,。如果絕緣受潮,，則電壓較低時(shí)的tanδ值就已相當(dāng)大，電壓升高時(shí),，tanδ更將急劇增大,；電壓回落時(shí)，tanδ也要比電壓上升時(shí)更大一些,，因而形成不閉合的分叉曲線,，如圖4-11中的曲線3所示，主要原因是介質(zhì)的溫度因發(fā)熱而提高了,。求出tanδ與電壓的關(guān)系,，有助于判斷絕緣的狀態(tài)和缺陷的類型。
3.試品電容量的影響
對電容量較小的設(shè)備(套管,、互感器,、耦合電容器等)，測量tanδ能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性的和整體分布性的缺陷,。但對電容量較大的設(shè)備(如大,、中型發(fā)電機(jī)，變壓器,，電力電纜,，電力電容器等)，測量tanδ只能發(fā)現(xiàn)絕緣的整體分布性缺陷,，因?yàn)榫植考行缘娜毕菟鸬膿p失增加只占總損失的極小部分,，這樣用測量tanδ的方法來判斷設(shè)備的絕緣狀態(tài)就很不靈敏了。對于可以分解為幾個(gè)彼此絕緣的部分的被試品,，應(yīng)分別測量其各個(gè)部分的tanδ值,，這樣能更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷,。
4.試品表面泄漏的影響
試品表面泄漏電阻總是與試品等效電阻RX并聯(lián)著,，顯然會影響所測得的tanδ值，這在試品的CX較小時(shí)尤需注意,。為了排除或減小這種影響,，在測試前應(yīng)清除絕緣表面的積污和水分,，必要時(shí)還可在絕緣表面上裝設(shè)屏蔽極。
以上信息由企業(yè)自行提供,，信息內(nèi)容的真實(shí)性,、準(zhǔn)確性和合法性由相關(guān)企業(yè)負(fù)責(zé)，化工儀器網(wǎng)對此不承擔(dān)任何保證責(zé)任,。 溫馨提示：為規(guī)避購買風(fēng)險(xiǎn),，建議您在購買產(chǎn)品前務(wù)必確認(rèn)供應(yīng)商資質(zhì)及產(chǎn)品質(zhì)量。