讲稿-相对介质损耗因数及电容量比值测试(新)
变压器介损及电容量测试知识讲解
变压器介损及电容量测试
5 试验项目
变压器介损及电容量测试
5 试验项目 绕组连同套管的tanδ和电容值 ➢ 不拆一次引线 ➢ 将被试绕组短接接地充分放电。 ➢ 被试绕组需首末端短接后加压。 ➢ 施加电压
✓绕组电压10kV以上：10kV ✓绕组电压10kV以下：Un
变压器介损及电容量测试
5 试验项目
以实现自动测量，可以补偿所有
原理性误差，没有复杂的机械调
节部件，测量以软件为主，性能十分稳定。
变压器介损及电容量测试
5 试验项目 绕组连同套管的tanδ和电容值 电容型套管的tanδ和电容值
变压器介损及电容量测试
5 试验项目 绕组连同套管的tanδ和电容值 ➢ 一次引线全部拆开 ➢ 将被试绕组短接接地充分放电 ➢ 被试绕组需首末端短接后加压 ➢ 施加电压
5 试验项目
变压器介损及电容量测试
5 试验项目 电容型套管的tanδ和电容值 ➢ 拆开套管末屏接地片（线） ➢ 与被试套管相连的所有绕组端子短接后接介损 测试仪高压端，其余绕组端子均接地，套管末屏 接介损测试仪，正接线测量 ➢ 施加电压10kV
变压器介损及电容量测试
5 试验项目
变压器介损及电容量测试
变压器介损及电容量测试
2 试验的局限性 有的设备，尽管测得的总体绝缘的介损tanδ值 很小（从总体平均来看），但是局部缺陷的损失 可能很大而不能发现。
变压器介损及电容量测试
3 介损仪的种类 西林电桥（QS1、QS3型高压交流平衡电桥） M型介质试验器（2500伏介质试验器，不平衡 电桥） 新型全自动抗干扰电桥（济南泛华电桥、金迪 电桥、泛科电桥、康申电桥等等）
夹件
芯、夹件
高、低压绕组－中压绕组、铁芯、 高、低压绕组 中压绕组、铁 正接法
220kV电容式电压互感器介质损耗因数及电容量测试分析
220kV电容式电压互感器介质损耗因数及电容量测试分析摘要：目前，电容式电压互感器(CVT)在电网中应用越来越普及，其中，220kV电压等级的CVT在结构上具有典型意义。
根据相关规程规定，例行试验时要进行耦合电容器的介质损耗因数(tanδ)和电容量测试，以检查互感器中是否存在受潮、绝缘老化等缺陷。
关键词：220kV电容式；电压互感器；介质损耗因数；电容量测试一、介质损耗原理分析（一）介质损耗分类按绝缘资料介质损耗的物理性质，能够分为以下几种根本形式：（1）漏电导损耗：任何电介质总有必定的导电才能。
所以，在电压效果下电介质中流过走漏（电导）电流，构成能量损耗。
这种损耗在交、直流电压效果下都存在。
（2）极化损耗：电介质在沟通电压效果下，发作周期性的极化。
此刻介质中的带电质点（主要是离子）在交变电场效果下，做往复有限位移并重新摆放，这种损耗称为极化损耗。
如果电源频率添加，质点往复运动的频率也添加，极化损耗增大。
在沟通电压效果下，电介质（指不均匀的）的夹层极化重复引起电荷重新散布（吸收电流），这个进程也要耗费能量。
（3）部分放电损耗：常用的固体绝缘资料中总有气隙（或油隙）。
绝缘资料各层的电场强度几乎与该层资料的相对电容率（介电系数）ε成反比。
气体的介电系数较固体绝缘资料低得多，所以气隙部分的电场强度较大。
但是，气隙的耐压强度却远低于固体绝缘资料。
（二）高压介损仪工作原理经过一个可程控的调频调幅变频电源，发生40～70Hz可调的正弦波，经过激磁变压器，驱动谐振回路作业，最终输出实验要求的电压，加到被试电流互感器上。
经过电流互感器的三相被试回路的电流信号，以及规范回路的电流信号，经过高压介损测量板高精度实时高速采样，并经单片机剖析计算，然后得出被试品的电容量及介损值。
二、测量方法（一）正接法被试品不接地，桥体E端接地，在需求屏蔽的场合，E端也能够用于屏蔽。
此刻，桥体处于地电位，R3、C4可安全调理。
各种介损测验仪器正接法接线办法根本一致，这儿以济南泛华AL6000—自动抗干扰精密介质损耗测验仪为例介绍。
介损测试原理及应用资料讲解
仪器不能升压
检查设备接地刀闸是否打开，拔出测试线后升压，若还是不能排除，可以 判断仪器内部故障。
用万用表测量自激电压输出，检查C2下端接地是否打开，检查中间变压器
CVT方式不能测量 尾端X是否接地。
轻载或过载
检查高压测试线是否击穿，芯线是否断线，芯线与屏蔽是否短路。
反接线电容偏大
反接线时测试夹对地附加电容会带来测量误差，可采用全屏蔽的测试线 提高测量精度。
变频测量时，仪器对流过标准电容的电流In和被试品的电流Ix进行实时同步采样。得 到两组包含有干扰及信号源的混合信号，仪器再运用快速傅立叶变换算法，将混合信号中 信号源的信号（如55Hz信号）与干扰源（如50Hz信号）信号分离。这样就很容易把我们关 心的信号源信号分离出来。达到了抗干扰的目的。
『抗干扰方法』
产生测量用的高压电源一般可以从0.5kV-10kV连续平缓升压
测量部分
完成对标准回路和被试回路电流信号实时同步采样， 由计算机分析计算出tgδ及电容量。
『介质损耗因数（tgδ）测量方式』
介质损耗因数（tgδ）测量方式
试品不接地，桥体E端接地，在需 要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。此 时桥体处于地电位， R3、C4 可安全 调节。
各种介损测试仪器正接线接线方 法基本一致。
『介质损耗因数（tgδ）测量方式』
介质损耗因数（tgδ）测量方式
这是一种标准反接线接法，在试 品接地，桥体U端接地，E端为高压端， 在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。 此时桥体处于高电位， R3、C4 需通 过绝缘杆调节。
这种方式桥体处于高电位，仪器 内部高低压之间需要做好绝缘防护措 施。
抗干扰方法
测量一次介损，然后将试验电源倒相180 度再测量一次，取平均值。
关于介质损耗测试
关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损失，简称介损。
2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。
简称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。
介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。
绝缘能力的下降直接反映为介损增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时，也能得到试品的电容量。
如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。
4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。
功率因数的定义如下:有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。
一般cosΦ<tgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。
5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。
通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。
因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。
接线也十分烦琐。
国内常见高压电容电桥有：6、高压介质损耗测量仪简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。
一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。
AI-6000利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。
介质损耗试验-PPT
9
因为介质损耗角值 一般 都很小， cos，所1以
P U 2CStg
用两种等值电路所得出的和P理应相同。若U、Cs、ω已知，P最后取决
于 tg ，即可以用 tg 大小表示P。
2 介质损耗正切角的测量 2.1 西林电桥原理
tg 的测量常采用高压交流平衡 电桥（西林电桥），不平衡电桥， 或低功率因素瓦特表来测量、这里 主要介绍西林电桥。
功分量 IC ，即
I IR IC
图2 介质在交流电压作用下的电流向量图及功率三角形
7
从图2中可以看出,此时的介质损耗功率：(请将文中所有tgδ全部改 为tanδ)
P UI cos UIR UICtg U 2Cptg
式中， —电源角频率；
—功率因数角；
—介质损耗角；
介质损耗角 为功率因数角 的余角，其正切 tg又可称为介质损耗
不变 。
曲线2—若绝缘存在空隙或气泡时，当所加
电压尚不足以使气泡电离时，其 与tg良好
绝缘时无差别，但若所加电压能引起气泡电
离或发生局部放电时， 随tgU的升高而迅速
增大，电压回落时电离要比电压上升时要更
强一些，因而会出现闭环曲线。
图 4 tg 与试验电压的典型关系曲线
13
如果绝缘受潮，则电压较低时，tg 就已经相当大，电压升高时，tg 更 将急剧增大；电压回落时，tg 也要比电压上升时更大一些，因而形成了 不闭合的分叉曲线。 4）试品电容量的影响：对于电容量较小的试品，tg 测量能有效的发现 局部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但对电容量较大的试品，tg 测量只 能发现整体分布性缺陷，此时要把它分解成几个彼此绝缘部分的被试品， 分别测量各部分的 tg 值，能有效的发现缺陷。 5）试品表面泄露(漏）的影响：由于试品表面泄露(漏）电阻总是与试品等值 电阻RX相并联，所以会影响 RX 值。为了排除或减小这种影响，在测试前 应先清楚绝缘表面的积污和水分，必要时还可以在绝缘表面上装设屏蔽 极。
介质损耗因数 介电损耗角正切
介质损耗因数与介电损耗角正切一、引言在电介质物理学和电气工程领域，介质损耗因数和介电损耗角正切是两个关键的参数，用于描述电介质在交流电场下的电气性能。
介质损耗因数用于衡量电介质在交流电场作用下的能量损耗程度，而介电损耗角正切则反映了能量的损耗与存储之间的平衡关系。
这两个参数在评估电介质材料性能、优化电气设备和改善电力传输效率等方面具有重要意义。
本文将详细介绍介质损耗因数和介电损耗角正切的基本概念、测量方法及其在实践中的应用。
二、介质损耗因数介质损耗因数，也称为介质损失角正切，是用于描述电介质在交流电场下能量损耗程度的参数。
该参数是通过比较电介质中能量损耗与无损理想介质的能量损耗得到的。
在交流电场作用下，电介质内部的束缚电荷将被迫移动，并在电场反复变化时与自由电荷相互碰撞，导致能量的损失。
这种能量损耗表现为介质中的热能生成。
介质损耗因数越小，说明电介质在交流电场下的能量损耗越低，其电气性能越好。
三、介电损耗角正切介电损耗角正切是用来描述电介质在交流电场下能量损耗与存储之间平衡关系的参数。
它定义为介质电导率与介质电容率之比的反正切，即：tanδ= δ′/δ″。
其中，δ′和δ″分别为电介质的实部和虚部。
介电损耗角正切反映了电介质在交流电场下能量转换为热能、光能等其他形式的能量的程度。
在实际应用中，介电损耗角正切的测量对于评估绝缘材料性能、预防电气设备过热等方面具有重要意义。
四、介质损耗因数和介电损耗角正切的关系介质损耗因数和介电损耗角正切之间存在密切的关系。
在理想情况下，当电介质没有能量损失时，其介电常数为实数，不存在虚部，因此tanδ= 0。
然而，在实际的电介质材料中，由于能量的损失，介电常数存在虚部，因此tanδ≠0。
介质损耗因数和介电损耗角正切之间的这种关系反映了电介质在交流电场下能量转换的平衡状态。
五、实验测量与应用实验测量是获取介质损耗因数和介电损耗角正切的关键手段。
常用的测量方法包括西林电桥法、变频变压器法和Q表法等。
介质损耗试验
电容和介质损耗测量一试验目的测量介质损耗的目的是判断电气设备的绝缘状况。
测量介质损耗因数在预防 性试验中是不可缺少的项目。
因为电气设备介质损耗因数太大，会使设备绝缘在 交流电压作用下，许多能量以热的形式损耗，产生的热量将升高电气设备绝缘的 温度，使绝缘老化，甚至造成绝缘热击穿。
绝缘能力的下降直接反映为介质损耗 因数的增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，女口：绝缘受潮、绝缘油受污染、 老化变质等等。
所以，在出厂试验时要进行介质损耗的试验， 运行中的电气设备 亦要进行此种试验。
测量介质损耗的同时，也能得到试品的电容量。
电容量的明 显变化，反映了多个电容中的一个或几个发生短路、断路。
二概念及原理介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应， 在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损失，简称介损。
在交流电压作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角为功率 因数角（①），而余角（S ）简称介损角。
介质损耗正切值tg 又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损 角正切。
介质损耗因数（tg ）的测量在电气设备制造、绝缘材料电气性能的鉴定、 绝缘的试验等都是不可缺少的。
因为测量绝缘介质的tg 值是判断绝缘情况的一 个较灵敏的试验方法。
在交流电压作用下，绝缘介质不仅有电导的损耗，还有极 化损耗。
介质损耗因数的定义如下：介质摘耗因數（t g6）=被测试品的有功功餐被测试品的无功功率如果取得试品的电流相量 二和电压相量口，则可以得到如下相量图:总电流可以分解为电谷电流Ic 和电阻电流I R 合成，因此：介质扌韻毛13数（tg 勖=尸工100%=X 100%= —X 100%Q UI 匚 I c这正是损失角S =（90 °①）的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲， 是 通过测量S 或者①得到介损因数。
有的介损测试仪习惯显示功率因数 （PF:cos ①）,而不是介质损耗因数（DF:tg 3）。
套管介质损耗因数和电容量试验
（3）在拆除套管一次引线时要采用正确方法，选用合适的工具进行，严防工具打滑损坏套管瓷套。拆除套管末屏接地时，注意防止末屏小套管漏油或小套管内接线转动、松脱。试验完毕应可靠恢复末屏接地，防止运行中末屏放电。
（4）油套管试验前要观察其油位是否正常，不得在套管无油的状态下进行试验。
套管介质损耗因数和电容量试验
测试套管介质损耗因数和电容量是判断套管是否受潮的一个重要试验项目。根据套管介质损耗因数和电容量的变化可以较灵敏地反映出套管绝缘劣化、受潮、电容层短路、漏油和其他局部缺陷。
套管介质损耗因数和电容量试验注意事项：
（1）测试应在良好的天气，湿度小于80%，套管本身及环境温度不低于5℃的条件下进行。
（5）测量独立的电容型套管质损耗因数时，由于其电容小，当套管位置放置不同时，因高电压极和测量电极对周围的物体存在杂散阻抗，会对套管的实测结果有很大影响，不同的放置位置测试结果不同。因此，在测量高压电容型套管的介质损耗因数时，要求垂直放置在接地的套管架上，不应把套管水平放置或吊起任意角度进行测量。
（6）在测量变压器套管时，为了安全以及减少线圈电感时，所有变压器线圈都应短路，并且非被试套管的线圈应当接地。各相套管单独试验，非试验相套管的末屏必须可靠接地。
【课件】第二章电容相对介电常数及损耗因数的测量精品版
r
Cx C0
若为平行板电极
C0
0A t
A—电极面积(m2)， t——电极间距离(m)， ε0—8.854×10-12(F/m)
r
0.036 tCx
A
εr是测量电容Cx及与电极、试品有关的尺寸
损耗因数TANΔ
定义：试品在施加电压时所消耗的有功功率 与无功功率的比值，即介质损耗角δ的正切tanδ
试品低压端连接到桥臂及平衡指示器要用屏蔽线，且屏蔽线外屏蔽接地，采用电位自 动跟踪器（输入阻抗很高1012，放大倍数1，无相位移的放大器），保证C、D零电位
3）减小残余电感及零电容的影响
R4中点加可调电容
大电容电桥
精密西林电桥内电阻R3允许的最大电流为30mA，电容量很大的试品， 如电力电容器，长电缆等，高压下会流过很大的电流，在R3上并联电 阻分流器(a)；当电流更大时，要用精密电流互感器(b)
阻容电桥： 电桥的四个桥臂都是由电阻电容组成的电桥（最常用）。
高压桥臂：试品Zx，无损标准电容器Cx
低压桥臂：无感电阻R3，R4/C4并联 调节R3，C4使电桥平衡
tan x
1 CP RP
C4R4
CP
R4 R3
CN
1
1 tan2 x
当tanδ<0.1，误差允许不大于1%，则
CP
电容(相对介电常数)及损耗因数的测量
2-1 概述 2-2 电桥法测量Cx及tanδ 2-3 谐振法测量Cx及tanδ 2-4 测量误差及其消除方法 2-5 介电谱的测量
2-1 概述
1、对相对介电常数εr的要求 1）储能元件大，使单位体积中储存的能量大 2）一般电工设备小，减小流过的电容电流
介质损耗和介电常数测量试验
介电特性是电介质材料极其重要的性质。 在实际应用中， 电介质材料的 介电系数和介质损耗是非常重要的参数。 例如，制造电容器的材料要求介电 系数尽量大， 而介质损耗尽量小。 相反地， 制造仪表绝缘器件的材料则要求 介电系数和介质损耗都尽量小。 而在某些特殊情况下， 则要求材料的介质损 耗较大。 所以，通过测定介电常数 ( )及介质损耗角正切 (tg )，可进一步了解 影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据。
1、介电常数 ( )：某一电介质 (如硅酸盐、高分子材料 )组成的电容器在 一定电压作用下所得到的电容量 Cx 与同样大小的介质为真空的电容器的电 容量 Co 之比值，被称为该电介质材料的相对介电常数。
Cx Co 式中： Cx —电容器两极板充满介质时的电容；
0
C —电容器两极板为真空时的电容；
—电容量增加的倍数，即相对介电常数
电容器等组成 (图 2)。工作原理如下：高频信导发生器的输出信号，通过低
阻抗耦合线圈将信号馈送至宽频低阻抗分压器。 输出信号幅度的调节是通过
控制振荡器的帘栅极电压来实现。当调节定位电压表 CBl 指在定位线上时，
Ri 两端得到约 l0mV 的电压 (Vi) 。当 Vi 调节在一定数值 (10mV) 后，可以使
CB1 Ri
C
CB2
图 1 Q 表测量电路图
经推导 (1) 介电常数：
2
(C1 C 2)d
(1)
2
式中： C1—标准状态下的电容量；
C2—样品测试的电容量；
d—试样的厚度 (cm)；
Φ—试样的直径 (cm)；
(2) 介质损耗角正切：
C1 Q1 Q2 tg
(2)
容性设备相对介质损耗因数及电容量比值带电测试
2、带电测试
绝对测量法Βιβλιοθήκη 母 线电压互感器CX
取样
单元
UN
IX
主机
取样 单元
14
如何测量介损及电容量
2、带电测试
相对测量法
tanδ2= tanδ1+ tanα Cx/Cn=Ix/In
15
如何测量介损及电容量
2、带电测试
高一某班，需要统计每个同学身高信息，但由于条件有 限，只有一把教学用的三角板，最大量程50cm，已知小 明同学昨天医院体检时测量身高为150cm，试想如何最 快得到其他同学身高信息？
对于线路耦合电容器的信号取样，为避免对载波信号造成影响，应采用在 原引下线上直接套装穿芯式零磁通电流传感器的取样方式。
回路导线材质宜选用多股铜导线，截面积不小于4mm2，并应在被测设备 的末屏引出端就近加装可靠的防断线保护装置。
取样单元应免维护，正常使用寿命不应低于10年。
21
如何测量介损及电容量
22
如何测量介损及电容量
3、末屏（低压端）取样形式
2）传感器型取样单元
传感器型取样单元应满足以下要求： 采用穿心结构，输入阻抗低，能够耐受 10A工频电流的作用以及10kA雷电流的 冲击。 具有完善的电磁屏蔽措施（采用高导磁屏 蔽材料），在强电磁场干扰环境下的相位 变换精度不应超过0.02度。 具有较好的防潮和耐高低温能力。 采用即插式标准接口设计，方便操作。
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如何测量介损及电容量
3、末屏（低压端）取样形式
24
如何测量介损及电容量
3、末屏（低压端）取样形式
接线盒型优点： 结构简单，价格相对较低便宜； 受现场电磁场干扰较小； 停电例行试验时，操作方便且安全性高；
液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量
液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量1范围本标准规定了在试验温度下液体绝缘材料的介质损耗因数、相对电容率和直流电阻率的测量方法。
本标准主要是对未使用过的液体做参考性试验，但也适用于在运行中的变压器、电缆和其他电工设备中的液体。
然而，本标准只适用于单相液体，当做例行测量时可以采用简化方法和附录c所述的方法。
对于非碳氢化合物绝缘液体，则要求采用其他清洗方法a2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T1409-2006固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法(IEC 60250；1969，MOD)GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法(IEC60093:1980,IDT)GB/T 21216-2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法(IEC6162011998，IDT)IEC 60475液体电介质取样方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1（相对）电容率permittirrity(relattve)绝缘材料的相对电容率是一电容器的两电极周围和两电极之间均充满该绝缘材料时所具有的电容量与同样电极结构在真空中的电容量之比。
用该电极在空气中的电容量度。
代替，对于测量相对电容率具有足够的精确3.2介质损耗因数(tan)dielectric dissipation factor (tan)绝缘材料的介质损耗因数(tan)是损耗角的正切．当电容器的介质仅由一种绝缘材料组成时，损耗角是指外施电压与由此引起的电流之间的相位差偏离/2的弧度。
注：实际应用中．tan测得值低于0.005时，tan和功率因数(PF)基本上相同．可用一个简单的换算公式将两者进行换算，功率因数是损耗角的正弦，功率因数和介质损耗因数之间的关系可表达为下式： (1)式中；PF——功率因数；tan3.3直流电阻率（体积）d．c．resistivity (volume)绝缘材料的体积电阻率是在材料内的直流电场强度与稳态电流密度的比值。
电容相对介电常数及损耗因数的测量
• 3、温度
εr: 温度升高会使分子间的束缚力减小，极化 容易形成，因而介电常数增大，但当温 度很高时，物质密度降低，而且分子的 热运动加剧，从而使极化强度降低。
tanδ：温度较低时，在εr变化时出现最大值，而 在温度很高时，由于电导产生的介质损 耗占主要地位，介质损耗就和电导一样 随温度上升而指数式增长。同时温度升 高，极化松弛时间减小， tanδ随 频率变 化的最大值向高频方向移动。
阻容电 桥： 电桥的四个桥臂都是由电阻电容组成的电桥（最常用）。
• 高压桥臂：试品Zx，无损标准电容器Cx
• 低压桥臂：无感电阻R3，R4/C4并联 • 调节R3，C4使电桥平衡
•tan当 xtanδC<1P0R.1P，误C差4R允4 许不CP大 于RR431C%N，1则ta1n2 x
，工频高电压，取
损耗因数tanδ
• 定义：试品在施加电压时所消耗的有功功率 与无功功率的比值，即介质损耗角δ的正切tanδ
• 介质无损耗时，电流与电压相位差为90o • 介质有损耗时，电流于电压相位差为90o-δ
电路分析法计算
tanδ
•并联
串联
tan Pr uIr 1 Pc uIc CP RP
tan
Pr Pc
• 数字式自动平衡电桥
• LR，CR锁相器；ADA模数、数模转换器；
•
不接r试品A，d0选UC择NxRUN，C CN；接试品tan，自动调节U0C， UR00
d UR A RN
1 Ux
• d:试样厚度 A:电极面积 CN:标准电容 Ux:施加于试样上的电压 Uc:记录的信号 • RN:标准电阻 UR:记录的信号 γ0:电流电导率 ε’’：损耗指数
双T电 桥
电容器介质损耗因数试验
电容器介质损耗因数试验电容器介质损耗因数和电容器绝缘介质的种类、厚度、浸渍剂的特性以及制造工艺有关。
电容器tanδ的测量能灵敏地反映电容器绝缘介质受潮、击穿等绝缘缺陷，对制造过程中真空处理和剩余压力、引线端子焊接不良、有毛刺、铝箔或膜纸不平整等工艺的问题也有较灵敏的反应，所以说电容器介质损耗因数是电容器绝缘优劣的重要指标。
耦合电容器介质损耗因数测试方法：（1）采用正接线测量时，先将被试电容器对地放电并接地，拆除被试电容器对外所有一次连接线，电容器法兰接地，打开小套管接地线并与Cx端相连接，高压引线接至电容器高压电极，取下接地线，检查接线无误后，通知 其他人员远离被试品并监护。
合上试验电源，从零开始升压至测试电压进行测试，测试电压为10KV。
测试完毕后先将电压降到零，然后读取测量数据，切断电源，对被试品进行放电并接地，拆除测试引线。
特别注意小套管接地引线的恢复。
（2）采用反接线测量时，电桥Cx端接电容器高压电极，低压电极接地。
测量下节耦合电容器时下法兰和小套管接地，采用反接线测量时，桥体接地应直接与被试品接地点直接连接，测试电压为10KV。
断路器电容器介质损耗因数测试方法：（1）交接时断口电容器的tanδ应在安装前测试，主要是避免断路器灭弧室的影响。
测试前先将被试电容器对地放电并接地，高压引线接至断路器电容器一端电极，电容器另一端接电桥Cx端。
取下接地线，检查接线无误后，通知其他人员远离被试电容器。
合上试验电源，从零开始升压至测试电压进行测试，测试电压为10KV。
测试完毕后将电压降至零后读取测量数据，然后切断电源，对被试品进行放电并接地。
（2）预防性试验时，如果测试数据偏大，可将电容器拆下进行测试。
关于介质损耗测试
关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损失，简称介损。
2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。
简称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。
介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。
绝缘能力的下降直接反映为介损增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时，也能得到试品的电容量。
如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。
4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。
功率因数的定义如下:有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。
一般cosΦ<tgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。
5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。
通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。
因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。
接线也十分烦琐。
国内常见高压电容电桥有：6、高压介质损耗测量仪简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。
一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。
AI-6000利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。
关于介质损耗测试
关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损失，简称介损。
2、介质损耗角δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。
简称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。
介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。
绝缘能力的下降直接反映为介损增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时，也能得到试品的电容量。
如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。
4、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。
功率因数的定义如下:有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。
一般cosΦ<tg δ，在损耗很小时这两个数值非常接近。
5、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。
通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。
因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。
接线也十分烦琐。
国内常见高压电容电桥有：6、高压介质损耗测量仪简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。
一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。
AI-6000利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。
介质损耗试验
电容和介质损耗测量一试验目的测量介质损耗的目的是判断电气设备的绝缘状况。
测量介质损耗因数在预防性试验中是不可缺少的项目。
因为电气设备介质损耗因数太大，会使设备绝缘在交流电压作用下，许多能量以热的形式损耗，产生的热量将升高电气设备绝缘的温度，使绝缘老化，甚至造成绝缘热击穿。
绝缘能力的下降直接反映为介质损耗因数的增大。
进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
所以，在出厂试验时要进行介质损耗的试验，运行中的电气设备亦要进行此种试验。
测量介质损耗的同时，也能得到试品的电容量。
电容量的明显变化，反映了多个电容中的一个或几个发生短路、断路。
二概念及原理介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损失，简称介损。
在交流电压作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角为功率因数角(Φ)，而余角(δ)简称介损角。
介质损耗正切值δtg又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。
介质损耗因数（δtg）的测量在电气设备制造、绝缘材料电气性能的鉴定、绝缘的试验等都是不可缺少的。
因为测量绝缘介质的δtg值是判断绝缘情况的一个较灵敏的试验方法。
在交流电压作用下，绝缘介质不仅有电导的损耗，还有极化损耗。
介质损耗因数的定义如下:如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：合成，因此：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。
因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cos Φ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。
一般cosΦ<tgδ，在损耗很小时这两个数值非常接近。
三试验方法根据试品的具体情况确定试验接线方式方法。
试验方法有外施和内施两种。
外施是使用外部高压试验电源和标准电容器进行试验，对介损仪的示值按一定的比例关系进行计算得到测量结果的方法。
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前绝大多数0.5级电压互感器来说，使用其二次侧电压作为介损测量的基准信号，本身就 可能造成±20’的测量角差，即相当于±0.006的介损测量绝对误差，而正常电容型设备 的介质损耗通常较小，仅在0.002-0.006之间，显然这会严重影响检测结果的真实性。
PT二次负荷的影响。电压互感器的测量精度与其二次侧负荷的大小有关，如果PT二 次负荷不变，则角误差基本固定不变。由于介损测量时基准信号的获取只能与继电保护 和仪表共用一个线圈，且该线圈的二次负荷主要由继电保护决定，故随着变电站运行方 式的不同，所投入使用的继电保护会作出相应变化，故PT的二次负荷通常是不固定的， 这必然会导致其角误差改变，从而影响介损测试结果的稳定性。
电介质在电压作用下，由于电导和极化 将发生能量损耗，统称为介质损耗，对于良 好的绝缘而言，介质损耗是非常微小的，然 而当绝缘出现缺陷时，介质损耗会明显增大 ，通常会使绝缘介质温度升高，绝缘性能劣 化，甚至导致绝缘击穿，失去绝缘作用，流过介质的电流I由电容电流分量Ic和电阻电流分量IR 两部分组成，IR就是因介质损耗而产生的，IR使流过介质的电流偏离电容性 电流的角度δ称为介质损耗角,其正切值tanδ反映了绝缘介质损耗的大小,并 且tanδ仅取决于绝缘特性而与材料尺寸无关,可以较好地反映电气设备的绝 缘状况。此外通过介质电容量C特征参数也能反映设备的绝缘状况，通过测 量这两个特征量以掌握设备的绝缘状况。
末屏或低 压端引下
改造
信号取样
精品课件
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三.信号取样方式及其装置
现场进行电容型设备相对介质损耗因数和电容量比值测试需要获得电容型设 备的末屏（电流互感器、变压器套管）或者低压端（耦合电容器、电容式电 压互感器）的接地电流，但由于电容型设备的末屏（或低压端）大都在其本 体上的二次端子盒内或设备内部直接接地，难以T直itl接e i获n h取e其re接地电流，因此 需要预先对其末屏（或低压端）接地进行改造，将其引至容易操作的位置， 并通过取样单元将其引入到测试主机。
单元，分别获取被试设备Cx的末屏接地电流信号Ix和PT二次电压信号，电压信号经过高
精度电阻转化为电流信号In，两路电流信号经过滤波、放大、采样等数字处理，利用谐波
分析法分别提取其基波分量，并计算出其相位差和幅度比，从而获得被试设备的绝对介
质损耗因数和电容量。
tanδ= tan(90°-φ) Cx=Icosδ/ωU
△tanδ= tanδ1- tanδ2≈tan(δ1-δ2)= tanα Cx/Cn=Ix/In
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二.相对测量法及其优势
3.相对测量法的优势
绝对测量法的主要优点是能够直接带电测量电容型设备的介质损耗因数和电容量 的绝对值，与传统停电测量的原理和判断标准都较为类似，但由于需要从电压互感器的 二次获取电压参考信号，该方法存在以下缺点：
I=Ir+Ic U
Ir
Ic I
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U
一.测量介损和电容量的意义
电容型设备由于结构上的相似性，实际运行时可能发生的故障类型也有很多 共同点，其中有：
➢ 绝缘缺陷（严重时可能爆炸），包括设计不周全，局部放电过早发生； ➢ 绝缘受潮，包括顶部等密封不严或开裂，受潮后绝缘性能下降； ➢ 外绝缘放电，爬距不够或者脏污情况下，可能出现沿面放电； ➢ 金属异物放电，制造或者维修时残留的导电遗物所引起。
母 线
电压互感器
CX
取样
单元
UN
IX
主机
取样 单元
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二.相对测量法及其优势
2.相对测量法
选择一台与被试设备CX并联的其它电容型设备作为参考设备Cn，通过串接在其设 备末屏接地线上的信号取样单元，分别测量参考电流信号IN和被测电流信号Ix，两路电 流信号经滤波、放大、采样等数字处理，利用谐波分析法分别提取其基波分量，计算出 其相位差和幅度比，从而获得被试设备和参考设备的相对介损差值和电容量比值。
（2）需要频繁操作PT二次端子，增加精了品误课件碰保护端子引起故障的几率。
3.相对测量法的优势
二.相对测量法及其优势
➢相对值测量法能够克服绝对值测量法易受环境因素影响、误差大的缺点， 因为外部环境（如温度等）、运行情况（如负载容量等）变化所导致的测量 结果波动，会同时作用在参考设备和被试设备上，它们之间的相对测量值通 常会保持稳定，故更容易反应出设备绝缘的真实状况； ➢同时，由于该方式不需采用PT（CVT）二次侧电压作为基准信号，故不受 到PT角差变化的影响 ➢操作安全，避免了由于误碰PT二次端子引起的故障。
相对介质损耗因数及电容量比值带电测试
2013年8月
目录
1
基本概念及测试原理
2
现场操作方法
3
数据分析及故障诊断
4
实训操作与考核
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一. 测量介损和电容量的意义
电容型设备通常是指采用电容屏绝缘结 构的设备，例如：电容型电流互感器、电容 式电压互感器、耦合电容器、电容型套管等 ，其数量约占变电站电气设备的 40-50%。 这些设备均是通过电容分布强制均压的，其 绝缘利用系数较高。
测量绝缘的电容，除了能给出有关可能引起极化过程改变的介质结构的信息 （如均匀受潮或者严重缺油）外，还能发现严重的局部缺陷（如绝缘击穿）， 但灵敏程度也同绝缘损坏部分与完好部分体积之比有关。
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二.相对测量法及其优势
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二.相对测量法及其优势
1.绝对测量法
通过串接在被试设备Cx末屏接地线上，以及安装在该母线PT二次端子上的信号取样
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一.测量介损和电容量的意义
对于上述的几种缺陷类型，绝缘受潮缺陷约占电容型设备缺陷的85%左右， 一旦绝缘受潮往往会引起绝缘介质损耗增加，导致击穿。
对于电容型绝缘的设备，通过对其介电特性的监测，可以发现尚处于早期阶 段的绝缘缺陷，介损是设备绝缘的局部缺陷中，由介质损耗引起的有功电流 分量和设备总电容电流之比，它对发现设备绝缘的整体劣化较为灵敏，如包 括设备大部分体积的绝缘受潮，而对局部缺陷则不易发现。