介電常數儀測試介質損耗時的影響因素

LDJD系列介電常數及介質損耗測試儀可以測試材料的介電常數和介質損耗，本次文章重點介紹下測試介質損耗的影響因素。

介質損耗是指在電壓作用下絕緣介質中損耗的有功功率。在交流電壓作用下，除泄漏電流引起的損耗外，還有絕緣介質中極化過程隨著電壓極性的改變而重新向相反方向發展所造成的附加損耗。

無損極化電容效應

絕緣介質的等效電路如圖所示，圖中三個并聯支路的物理意義為：R支路表示絕緣介質中能自由移動的載流子在電壓作用下產生電流的效應：C0支路表示加在絕緣兩端的電極與絕緣介質共同構成的電容效應，也稱無損極化電容效應(所謂無損極化，是指無極分子在電場作用下發生正負電荷中心分離，但這種分離是彈性的，一旦外電場消失，分子正負電荷中心又會重合，因此這種極化不消耗能量)：Ra與Ca串聯支路表示介質在外加電場作用下發生有損極化過程的效應(所謂有損極化，主要是指偶極子在外電場作用下發生一致性取向，這種極化是非彈性的，即外電場消失后不會自行恢復，因此有能量消耗，另外，不同介質間的夾層極化也屬于有損極化)。在外加直流電壓作用下，過渡過程(C0和Ca充電)完畢后，只有Ri有電流通過，這個電流就是泄漏電流，Ri即上面所說的絕緣電阻；但在外加交流電壓作用下，情況卻有所不同。

絕緣介質的損耗與角頻率、電壓、等效電容和δ有關。對于給定的絕緣試品，Cp基本上是確定的；而在供配電系統中，U和ω也都基本上是確定的。所以，介質損耗△P的大小就與介質損耗角的正切tanδ成正比，tanδ也因此成為絕緣測試中的一個重要參數。

絕緣材料自身有缺陷或受潮

由于介質損耗本身體現了泄漏電流和有損極化電流的情況，在絕緣受潮和有缺陷時，泄漏電流會增大；而當絕緣介質中有大量氣泡、雜質和受潮時，極化損耗電流會加大，于是tanδ的大小就直接與絕緣狀況的好壞發生了聯系。同時，介質損耗是將電能轉化成熱能，它會使絕緣介質內部發熱，溫度升高，從而使泄漏電流和有損極化電流進一步加大，如此惡性循環，可能在絕緣的薄弱處引發擊穿。因此，tanδ既反映了絕緣介質本身的狀態，又能反映絕緣介質狀況從良好向劣化發展的進程。工程上往往要定期對電氣設備的tanδ值進行測試通過對歷史數據與當前測試值的對比分析，可為判斷絕緣介質的性能狀況提供重要信息。

由于tanδ是通過絕緣介質的能量損耗來判斷其性能狀況的，因此，它對判斷小體積設備的絕緣老化和大面積受潮等分布性缺陷特別有效，但對于大型設備和多元件串并聯形式設備中的局部缺陷，由于其損耗的增加占總損耗的比重很低，在tanδ上就不易被反映，因此我們說tanδ對這類絕緣缺陷不敏感，這是tanδ在應用上的局限。

溫度、頻率和電壓

除了絕緣介質本身的性能狀況外,還有一些因素對tanδ的大小有影響。這些因素主要有溫度、頻率和電壓。由于頻率和電壓在測試時是可以人為選定的，故通常只有溫度對tanδ的影響才需要校正。tanδ與溫度的關系如圖2-13所示，該圖只給出了定性的關系，定量關系可查閱相關的手冊。

另外，盡管在測試時電壓可人為選定，但到底選多大的電壓進行測試卻有所要求。一般當測試電壓升高時，tanδ并不發生明顯變化，但當電壓超過某一值時，tanδ會急劇上升，這是因為介質中夾雜的氣泡或雜質在這個高電壓下開始發生游離，從而產生附加損耗。因此，在較高電壓下測tanδ值，能檢查出絕緣介質中夾雜有氣隙或老化分層龜裂等缺陷來。例如對電機絕緣進行試驗時，就要測定不同電壓時的tanδ，通過比較進行判斷。