趙揚(yáng)帆

摘 要：在電壓的作用下，電介質(zhì)產(chǎn)生一定的能量損耗，這部分損耗稱為介質(zhì)損耗或介質(zhì)損失。產(chǎn)生介質(zhì)損耗的原因主要是電介質(zhì)的電導(dǎo)、極化和局部放電。反映介質(zhì)損耗大小可以通過介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ來衡量，通過測(cè)量tanδ能夠發(fā)現(xiàn)一系列絕緣缺陷，如絕緣整體受潮、老化，絕緣氣隙放電等。影響介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ測(cè)量的因素很多，如溫度的影響，電壓的影響，頻率的影響，局部缺陷的影響，絕緣表面的影響等。本文主要探討在實(shí)踐中接線方式的不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗因數(shù)；正接線；反接線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.155

1 介質(zhì)損耗和介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ

當(dāng)對(duì)電介質(zhì)施加交流電壓時(shí)，在交變電場(chǎng)作用下，如果電介質(zhì)中沒有能量損耗，那么彈性極化所引起的純電容電流IC，且IC超前電壓90°。但實(shí)際上無損的電介質(zhì)是不存在的，任何電介質(zhì)或多或少都存在著一定的損耗，所以在交流電壓作用下，電介質(zhì)都會(huì)因?yàn)殡妼?dǎo)、游離和松弛極化而引起一定的電導(dǎo)電流IR。IR就是總電流的有功分量，即損耗電流。如果把電介質(zhì)看做一個(gè)由電阻R與理想的無損電容C并聯(lián)而成的等值電路，如圖1（a）所示，相應(yīng)的向量圖如圖1（b）所示。

由圖1（b）可以看出由于IR存在，實(shí)際流過介質(zhì)的電流I是一個(gè)小于90°的角度φ。這個(gè)角度的余角就是介質(zhì)損耗角，記為δ。根據(jù)圖（b）可得，

此即介質(zhì)損耗因數(shù)，而介質(zhì)損耗，由此可見，當(dāng)電介質(zhì)一定時(shí)，外加電壓和頻率已知，介質(zhì)損耗P與tanδ成正比。因此可以用tanδ來表示介質(zhì)損耗的大小。同類試品的絕緣優(yōu)劣，可直接通過tanδ的大小來判斷，而從同一試品tanδ的歷次數(shù)據(jù)分析，可以掌握設(shè)備絕緣性能的發(fā)展趨勢(shì)。工程實(shí)踐證明，測(cè)量tanδ對(duì)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積被試設(shè)備的貫通及未貫通的局部缺陷靈敏度很高，而對(duì)體積較大、由多種電介質(zhì)組成的被試品，測(cè)量tanδ不易檢測(cè)出絕緣的局部缺陷，但對(duì)嚴(yán)重的局部受潮、絕緣老化和整體缺陷還是能夠比較靈敏的檢測(cè)出來。

2 正接法和反接法

介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的測(cè)量可以通過西林電橋或新型數(shù)字式精密介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。西林電橋的原理圖如圖2所示，由四個(gè)橋臂組成。分別為試品支路，無損耗標(biāo)準(zhǔn)電容Cn支路、可調(diào)無感電阻R3支路、無感電阻R4和可調(diào)電容C4并聯(lián)支路?？刹捎谜臃ê头唇臃▉頊y(cè)量電介質(zhì)的tanδ。

根據(jù)電橋平衡原理，當(dāng)檢流計(jì)指示為0 時(shí)，滿足，式中，，，分別為西林電橋四個(gè)橋臂的阻抗值，帶入電阻和電容可以解得試品的介質(zhì)損耗因數(shù)，因此當(dāng)橋臂電阻，和電容，已知時(shí)，就可以求得試品電容和損耗角正切值。

通常被試品阻抗要比和大得多，所以工作電壓主要作用在試品上，因此它們被稱為高壓臂，而和為低壓臂，其作用電壓往往只有數(shù)伏。故圖2（a）被稱為正接線。由于大多數(shù)電氣設(shè)備采用保護(hù)接地，即設(shè)備的金屬外殼直接放在接地底座上，被試品一端往往是固定接地的，這時(shí)就不能采用正接線，而應(yīng)該采用圖2（b）所示的反接線來測(cè)量。

所以，正接線用于測(cè)量不接地的試品如110kV及以上SF6電流互感器的主絕緣，測(cè)量時(shí)介損儀測(cè)量回路處于低電位而試品處于高電位；反接線用于測(cè)量接地試品，測(cè)量時(shí)介損儀測(cè)量回路處于高電位而試品處于低電位。由此可見，從理論上來講，正反接線并沒有本質(zhì)的區(qū)別。

3 比較

根據(jù)華北電網(wǎng)有限公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（2008版）的規(guī)定，必須開展介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)的設(shè)備及部位有：35kV及以上油浸式變壓器、電抗器的繞組；消弧線圈的繞組；SF6氣體變壓器的繞組連同套管；電流互感器的主絕緣及絕緣油；20kV及以上油浸式電壓互感器的繞組絕緣及絕緣油；少油斷路器滅弧室的并聯(lián)電容器的電容量及tanδ；套管的主絕緣及電容型套管末屏對(duì)地的tanδ與電容量；耦合電容器的tanδ；斷路器斷口并聯(lián)電容器的tanδ；同步發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)整相繞組及單根線棒的tanδ增量等。

基于現(xiàn)有設(shè)備及試驗(yàn)條件，作者在教學(xué)實(shí)踐中常常采用小體積電容型套管作為被試品，利用SM6000D型精密介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x，分別對(duì)套管做正反兩種接線試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果通常出現(xiàn)反接線試驗(yàn)數(shù)據(jù)較正接線試驗(yàn)數(shù)據(jù)大的情況。這是由于正接線測(cè)量時(shí)測(cè)量了套管主電容層的tanδ和電容量，雜散電容影響??；而反接線測(cè)量tanδ時(shí)不僅測(cè)量了主電容層的tanδ，而且也測(cè)量瓷套管內(nèi)外壁、套管下部表面的絕緣狀況，雜散電容的影響較大，測(cè)量值精確性較差。

試驗(yàn)研究證明，對(duì)于絕緣良好的試品，在均可采用正接線和反接線的情況下，測(cè)量結(jié)果相差不大，而對(duì)于內(nèi)部受潮的套管，則正、反接線的tanδ測(cè)量值差異明顯。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，套管事故往往是從套管內(nèi)壁受潮開始的，但正接線對(duì)瓷質(zhì)套管的內(nèi)壁受潮及套管下部油泥臟污等情況反映不靈敏。因此，究竟采用何種接線方式，須根據(jù)各地和試品具體情況設(shè)計(jì)最優(yōu)接線方案，有時(shí)為了準(zhǔn)確反映絕緣狀況，還必須結(jié)合其他試驗(yàn)項(xiàng)目，綜合分析判斷。

4 結(jié)論

（1）一般情況下，正接線測(cè)得的tanδ值比反接法測(cè)量值偏小或接近。

（2）正接線可以有效減少試品表面對(duì)地的雜散電容對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量值的影響。在試品對(duì)地絕緣良好的情況下，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)盡可能采用正接線的測(cè)量方式。

（3）若試品在正反兩種接線方式下測(cè)量值均超過《規(guī)程》規(guī)定值，或與歷年測(cè)量值相比均明顯增大，還必須結(jié)合其他試驗(yàn)項(xiàng)目綜合分析判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳天翔，王寅仲，海世杰編著.電氣試驗(yàn)第二版[M].中國電力出版社，2008（11）.

[2]山西省電力公司組編.電氣試驗(yàn)[M].中國電力出版社，2012（02）.

[3]李建明，朱康主編.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法第二版[M].中國電力出版社，2001（08）.

[4]陳陽，馮超，張影.大電機(jī)定子線棒介質(zhì)損耗因數(shù)正接法、反接法測(cè)試的比較分析[J].大電機(jī)技術(shù)，2012（01）.

[5]張漢杰.討論變壓器介損試驗(yàn)中接線方式對(duì)缺陷檢出率的影響[J].電力訊息，2014（02）.