电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路
电容损耗角正切d值测量方法
电容损耗角正切d值测量方法【原创实用版4篇】目录（篇1）一、引言二、电容损耗角正切值的定义和意义三、电容损耗角正切值的测量方法1.平衡电桥法2.不平衡电桥法3.相敏电路法4.低功率因数瓦特表法四、各类测量方法的优缺点五、测量电容损耗角正切值的意义和应用六、结论正文（篇1）一、引言电容损耗角正切值（tgδ）是衡量电容器性能的重要参数，它反映了电容器在交流电场下消耗能量的大小。
为了确保电容器的性能和使用寿命，正确测量电容损耗角正切值具有重要意义。
本文将介绍电容损耗角正切值的定义和意义，以及几种常用的测量方法。
二、电容损耗角正切值的定义和意义电容损耗角正切值是指有功功率与无功功率的比值，它反映了电容器在交流电场下消耗能量的大小。
电容器的损耗主要由介质损耗、电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。
在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小。
在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。
测量电容损耗角正切值有助于评估电容器的性能和使用寿命，对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
三、电容损耗角正切值的测量方法1.平衡电桥法：平衡电桥法是一种常用的测量电容损耗角正切值的方法。
它通过调整电桥的电阻值，使电桥达到平衡状态，从而测量出电容损耗角正切值。
这种方法的优点是测量精度高，但操作较为复杂。
2.不平衡电桥法：不平衡电桥法是一种简化的测量方法，它不需要调整电桥的电阻值。
通过测量电桥的电流和电压，可以计算出电容损耗角正切值。
这种方法的优点是操作简便，但测量精度相对较低。
3.相敏电路法：相敏电路法是一种基于相敏电阻原理的测量方法。
它通过测量相敏电阻的电压和电流，计算出电容损耗角正切值。
这种方法的优点是测量精度高，但需要特殊的测量设备。
4.低功率因数瓦特表法：低功率因数瓦特表法是一种适用于大电容试品的测量方法。
它通过测量电容器的漏电流和电压，计算出电容损耗角正切值。
电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路
电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路电力电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板（铝箔）中、引线等导体中，以及在瓷瓶间的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。
通常把电容器的有功功率P与无功功率Q的比值称做为该电容器的损耗角正切，并用下式表示：式中：tanδ—电容器的损耗角正切（％）；P—电容器的有功功率（W）；Q—电容器的无功功率（var）正因为电力电容器不是理想电容器，所以通常要用一个等值电路来表示。
（1）串联等值电路在此等值电路中，理想电容器C产生的无功功率为：式中：QC—电容器的无功功率（var）；XC—电容器C的容抗（Ω）；IC—流过电容器的电流（A）而在此电路中由电阻r产生电容器的损耗功率为：式中：Pr—由r产生的等值损耗功率Ir—流经等值电阻r的电流由式（1）、（2）、（3）可得：由式（6）可知，当tanδ值很小（例如全膜电容器），XC也很小时（例如大容量集合式电容器），其等值串联电阻也十分微小（通常只有10－3～10－4Ω）。
所以在测量大容量全膜介质电容器时，一定要尽一切可能降低测量回路中的接触电阻和导线电阻，以减小测量误差。
（2）并联等值电路电力电容器除了可用图1所示的串联等值电路来表示外，也可用图2所示的并联等值电路来表示。
由图2可得：式中：UR—等值电路两端的电压（V）；UC—理想电容器两端的电压（V）；XC—电容器的容抗（Ω）从图2中可知：UR＝UC，所以由式（9）可以看出，对于低损耗的全膜电容器其并联等值电阻是相当大的，当在电容器内部并联放电电阻会降低其等值电阻R，从而使电容器的实际损耗和损耗角正切增大。
在实际工作中，如能根据具体情况灵活的使用电容器的串联等值电路和并联等值回路，可以给我们的工作带来方便。
薄膜电容电气参数定义及特性（等效电路，问独特性，绝缘电阻）1 等效电路及等效参数的特性薄膜电容一般具有如下的等效电路模式：C: 标称电容L: 等效串联电感 ( 端脚，金属敷片，绕组等所寄生 )ESR ：等效串联电阻（端脚，金属敷片等所致）IR: 等效并联电阻（决定其绝缘阻抗，电介材料特性）PR: 电介质极化电阻△ C: 变化之容量（随温度， DC 电压，频率变化而变化）L 、 R 和 C 之值随频率不同而不同； IR 指直流电压下的绝缘阻抗值1.1 ESR 及损耗角特性在一定频率条件下，等效电路可简化如右图。
电容器交流最大耗散(或有功或发热)功率计算方法
ARCO 交流最大耗散（或有功或发热）功率计算方法1、当电容器应用在高频交流中，由于内部发热，可能导致电容失效或冒烟等风险。
这是因为电流流过电容器内部的电阻产生发热的结果。
电容器的最大功率损耗的计算公式如下：()2max max 12Nc rmscii i i P Vf C tg f πδ==⨯⨯⨯∑()2max 12Nrmscii i iI tg f f C δπ==⨯⨯∑--------（1） max c P ：最大耗散（或有功或发热）功率（理论值），单位：W 瓦 rmsci V ：第i 次谐波电压的有效值，单位：V 伏 i f ：第i 次谐波的频率，单位：Hz 赫兹C ：电容量，单位：F 法拉()max i tg f δ：第i 次谐波频率对应的损耗角正切rmsci I ：第i 次谐波电流的有效值，单位：A 安 i ：谐波次序, 123i N =、、 N ：有意义的谐波的最大次序1Ni =∑：求i 到N 次谐波产生的最大耗散（或有功或发热）功率之和注：①、当电源电压及电流为理想正弦波时: 1i N ==，公式(1)变为公式(2)：()2max max 2c rmscP Vf C tg f πδ=⨯⨯⨯()2max 2rmscI tg f f Cδπ=⨯⨯----------------(2) ②、计算Pcmax 时，若Vrmsc Irmsc 为非正弦波，靠表1的典型波形换算，但它是近似公式。
表1-换算公式续表1在40hT≤℃时（h T：环境最高温度）：①、lim 40T∆=℃（limT∆：电容器表面允许最大温升）适用于膜•箔式聚丙烯电容器（KP），双面金属化电极聚丙烯电容器（MMKP），金属化聚酯电容器（MKT）②、lim 20T∆=℃（limT∆：电容器表面允许最大温升）适用于单面金属化电极（MKP）聚丙烯电容器。
2、各种型号电容器工作环境最高温度与电容器表面允许最大温升的关系见图（1）～（3）和表2：表2：图(1)—代表：膜•箔式聚丙烯电容器（KP），双面金属电极聚丙烯电容器（MMKP），金属化聚酯电容器（MKT）…代表：单面金属电极（MKP）聚丙烯电容器图(2)图(3) 表 23、实验加推算评价电容器最大耗散功率，方法如公式（3）limlim c thT P R ∆=---------------------------------------------------------------（3）lim c P ：最大耗散（或有功或发热）功率（实验推算值），单位：W 瓦lim T ∆：电容器表面允许最大温升，单位℃，由图（1）～（3）和表2查出th R ：电容器热阻，单位℃/W ，由表3查出表3：电容器脚距、外形尺寸与热阻的关系续表34、将公式（1）或公式（2）算出的max c P （理论）值与公式（3）算出的lim c P （实验加推算）值进行比较，若结果符合公式（4）的要求，则产品合格，否则不合格。
电容器损耗角
精心整理????薄膜电容电气参数定义及特性（等效电路，问独特性，绝缘电阻）1 等效电路及等效参数的特性??? 薄膜电容一般具有如下的等效电路模式：C: 标称电容L:ESRIR:PR:△C:L 、R 和1.1 ESR?????? ESR 的存还而略微小于90 度。
损耗角一般以1KHz 作为测试标准。
对于容值小于1uF 的MKT ，MFP ，MKP 类电容还额外进行10KHz 及100KHz 频率处的损耗角测试。
1.1.1 损耗角之频率、温度、湿度及电压（DC ）特性频率特性：??? 薄膜类电容的损耗角在高频段一般会随着频率的上升而有不同程度的变大。
如下是典型的薄膜电容损耗角频率特性曲线图：温度特性：??? 如下右图所示，聚丙烯类（P 类）电介质具有极稳定的温度特性；而聚酯类（N 和T 类）??????响。
1.1.2 ESR?????? a)??? b)??? C) 在高频段ESR 值随频率的增大呈近似ESR ＝f1/2 关系的增大趋势。
1.2 薄膜电容的绝缘电阻??? 薄膜电容的绝缘电阻Rins 被定义为电容对DC 电压的阻抗值。
其测量值通常是以DC 电压值除以漏电流量而得。
IEC 60384-1 对20degC 温度下所施用的电压进行了如下规定，??? 其它温度下需要乘以如下如下修正因子以得到等同于20degC 参考温度点的量值：??? 仲裁测试定于20degC 及50 （＋/-2 ）％湿度。
??? 从修正因子可知，同种规格薄膜电容漏电流在低温时会有增大趋势。
??? 对于大于0.33uF 规格的电容，往往以自放电常数作为其绝缘参数：τ＝Rins × CR （unit:s ）( 例如：τ＝1M Ω× 1uF=1s)1.2.1?????????? 如下图的阻抗的频率特性曲线表明了薄膜电容总阻抗具有显着的频率变化性。
a) 低频段，容抗占主要影响地位，故总阻抗会随着频率上升而减小.b) 高频段，感抗占主要影响地位，故总阻抗会随着频率上升而增大。
电力电容器试验方法
对电力电容器的整体性能进行全面检测，以验证其是否符 合相关标准或设计要求。型式试验通常在产品定型或设计 阶段进行。
交接试验
在电力电容器安装完成后进行，对其性能进行检测以确保 其满足运行要求。交接试验通常由用户或第三方机构进行 。
出厂试验
在电力电容器出厂前对其性能进行检测，以确保产品合格 并符合相关标准。出厂试验通常在生产过程中进行。
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耐压试验的目的是确保电容器在正常工作电压下能够安全运行，避免因绝缘性能不 足而引发的事故。
局部放电试验
局部放电试验是通过检测电容器 内部局部放电产生的声、光、电 等信号，评估电容器内部的绝缘
状况。
在试验过程中，需要使用专门的 检测仪器，如局部放电检测仪， 对电容器施加一定电压，观察局
部放电的变化情况。
总结词
除了温度和湿度外，其他环境因素如气压、光照、振动等也会对电力电容器的性能产生 影响。
详细描述
气压的变化会影响电力电容器的电气性能和机械强度。光照会导致电容器表面温度升高， 从而影响其电气性能。振动则可能引起电容器结构松动和机械损伤，影响其稳定性和寿 命。因此，在试验过程中应尽量减小这些环境因素的影响，以确保试验结果的准确性和
试验过程中，可以检测电力电容器是否存 在制造缺陷、材料缺陷或工艺问题，确保 产品的可靠性和安全性。验证产品一致性为产品设计 Nhomakorabea进提供依据
通过对比不同批次或不同生产工艺下的电 力电容器性能，可以验证产品的一致性和 稳定性。
试验结果可以为产品设计、材料选择和工 艺优化提供依据，促进产品改进和提升。
试验分类
04
试验结束后应将电容器 进行充分放电，以保障 人员和设备的安全。
什么是电容器损耗角正切值
正如名词本身“电容损耗角正切”，就是电容的电损耗的比例：如果对一个电容加上一个电压，除了对电容充电的电流外还有漏掉的电流（电容的漏电流），漏电流被消耗成了热能，因此表示为电阻上的电流。
漏电流与纯电容的充电电流之比就是电容损耗角正切值（注意：理论上纯碎的电容是不耗电功率的）。
我们国家对于浸渍全纸介质单元，其值应不大于0.004，对于浸渍纸膜复合介质单元，其值应不大于0.0022,；其值对于浸渍全膜介质单元，应不大于0.0015.单元在其电介质允许最高运行温度下的损耗角正切值应不超过上述相应的规定值。
1.介质损耗什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质点到和介质计划的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。
也叫介质损耗，简称介损。
2.介质损耗角δ什么是电容器损耗角正切值在交变电场作用下，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，是值介质损耗角正切，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：这正是损耗角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得到的损耗因数。
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质损耗增大。
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。
《电力系统分析》第2章 电力网各元件的等值电路和参数计算
4.电容—基本算式 若周围介质的介电系数为常数，则导体所带的电荷q与导 体的电位v将呈线性关系。导体的电容
q C v
以导线间中点为零电位 任意点P电位
d2 q vP ln 2 d1
导线A表面电位
q D vA ln 2 r
电容--三相线路一相等值电容
经过整循环换位的三相线路，一相 等值电容：
2 PSiVN 3 Ri 10 (i 1,2,3) 2 SN
三绕组容量比100/100/50
PS (12) PS1 PS 2 P ' S (12) ' PS (23) PS 2 PS 3 4P S (23) ' PS (31) PS1 PS 3 4P S (13)
重点： 参数的物理意义
单位长线路一相等值电路 集肤效应和邻近效应 多股绞线 标称截面积>实际截面积 与温度有关
r /s
交流电阻>直流电阻
2.电感--基本算式
自感 L
0 2l (ln 1) 2 Ds
自几何均距
导线轴线间离
互感
M
0 2l (ln 1) 2 D
V chx I Z shx V 2 2 c V2 I shx I 2 chx Zc
输电线路二端口网络方程
输电线路集中参数等值电路
输电线路∏型等值电路
重点
输电线路∏型等值电路的参数
重点
变压器的等值电路和参数
双绕组变压器
S P jQ P Q j P jQ SB SB SB SB Z R jX R X j R jX ZB ZB ZB ZB
电容损耗计算公式(一)
电容损耗计算公式(一)
电容损耗计算公式
1. 损耗角正切公式
损耗角正切公式是用来计算电容器的损耗角正切的公式，表示为：tan(δ) = Ic / (V × ω × C)
其中，tan(δ)是损耗角正切，Ic是电容器的损耗电流，V是电容器的电压，ω是电容器的工作角频率，C是电容器的电容值。
2. 损耗功率公式
损耗功率公式是用来计算电容器的损耗功率的公式，表示为：
P = V × Ic × cos(δ)
其中，P是电容器的损耗功率，V是电容器的电压，Ic是电容器
的损耗电流，cos(δ)是损耗角的余弦。
3. 举例说明
假设有一个电容器的电压为200V，电容值为100μF，工作频率为
1kHz。
根据上述公式，可以计算出该电容器的损耗角正切和损耗功率。
首先，计算损耗角正切：
tan(δ) = Ic / (V × ω × C)
= Ic / (200 × 2π × 1000 × )
≈ Ic /
如果已知损耗角正切的值，可以进一步计算出损耗功率：
P = V × Ic × cos(δ)
= 200 × Ic × cos(δ)
假设损耗角正切为，代入上述公式进行计算：
200 × Ic × = P
Ic = P / (200 × )
通过以上公式计算，可以得到该电容器的损耗角正切和损耗功率的数值。
以上所列举的计算公式是电容损耗计算中常用的公式，可根据具体的电容器参数进行计算，帮助工程师进行设计和分析。
浅谈断路器电容器介质损耗问题
浅谈断路器电容器介质损耗问题摘要：通过对断路器电容器特点及其损耗产生的分析，解释了断路器电容器常见的低场强下损耗角正切tanδ易于偏大以及随着时间的增加tanδ增长的现象，并提出解决措施。
关键词：断路器电容器损耗角正切tanδ杂质离子损耗1前言断路器电容器（又称均压电容器），主要并联接于断路器的断口上，从而使各断口间的电压均匀。
高压断路器的灭弧室常由几个断口串联而成，由于对地杂散电容C0常大于断口电容C1、C2，C1断口上承受绝大部分电压，电压是极不均匀的。
而在每个断口上并联了等容的均压电容Cs后，由于Cs>>C0>>C1、C2，所以分压比得到了很大的改善，n近似等于1（约1．02～1．05），使得断口间的电压分布均匀以利开断，并且避免在断口开断后因电压分布不均匀而造成损坏。
断路器电容器的基本结构与耦合电容器相似，通常采用瓷套外壳，元件全部串联，内部带补偿浸渍剂随运行温度变化而体积变化的金属波纹管。
它的材料、工艺及质量与其它电容器基本相同，但断路器电容器常出现损耗角正切tanδ偏大的现象，而这种情况在其它类型电容器中却并不突出，因此，本文就断路器电容器tanδ值偏大的原因以及一些改善的方法进行一些探讨。
2断路器电容器损耗的产生及tanδ值易于偏大的原因电容器浸渍剂中含有的杂质，尤其是离子杂质，影响着tanδ的大小。
介质在电压作用下的能量损耗是由极化损耗（如偶极子极化，夹层介质界面极化等）和电导损耗引起的。
由于目前电容器用浸渍剂均为弱极性液体介质（相对介电常数为2．2～2．6），极化损耗极小，因此，浸渍剂的损耗主要由电导损耗决定。
正常工作状态的液体介质中构成电导的因素主要有两种：一种由液体本身的分子和杂质的分子解离为离子，构成离子电导；另一种是液体中的胶体质点（如浸渍剂中悬浮的小水滴）吸附电荷后，形成带电质点，构成电泳电导。
由于电容器采用真空浸渍工艺，边抽真空边注油，脱气、脱水效果可以得到保证。
电容器损耗角
电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路电力电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板（铝箔）中、引线等导体中，以及在瓷瓶间的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。
通常把电容器的有功功率P与无功功率Q的比值称做为该电容器的损耗角正切，并用下式表示：式中：tanδ—电容器的损耗角正切（％）；P—电容器的有功功率（W）；Q—电容器的无功功率（var）正因为电力电容器不是理想电容器，所以通常要用一个等值电路来表示。
（1）串联等值电路在此等值电路中，理想电容器C产生的无功功率为：式中：QC—电容器的无功功率（var）；XC—电容器C的容抗（Ω）；IC—流过电容器的电流（A）而在此电路中由电阻r产生电容器的损耗功率为：式中：Pr —由r产生的等值损耗功率Ir—流经等值电阻r的电流由式（1）、（2）、（3）可得：由式（6）可知，当tanδ值很小（例如全膜电容器），XC也很小时（例如大容量集合式电容器），其等值串联电阻也十分微小（通常只有10－3～10－4Ω）。
所以在测量大容量全膜介质电容器时，一定要尽一切可能降低测量回路中的接触电阻和导线电阻，以减小测量误差。
（2）并联等值电路电力电容器除了可用图1所示的串联等值电路来表示外，也可用图2所示的并联等值电路来表示。
由图2可得：式中：UR—等值电路两端的电压（V）；UC—理想电容器两端的电压（V）；XC—电容器的容抗（Ω）从图2中可知：UR ＝UC，所以由式（9）可以看出，对于低损耗的全膜电容器其并联等值电阻是相当大的，当在电容器内部并联放电电阻会降低其等值电阻R，从而使电容器的实际损耗和损耗角正切增大。
在实际工作中，如能根据具体情况灵活的使用电容器的串联等值电路和并联等值回路，可以给我们的工作带来方便。
薄膜电容电气参数定义及特性（等效电路，问独特性，绝缘电阻）1 等效电路及等效参数的特性薄膜电容一般具有如下的等效电路模式：C: 标称电容L: 等效串联电感 ( 端脚，金属敷片，绕组等所寄生 )ESR ：等效串联电阻（端脚，金属敷片等所致）IR: 等效并联电阻（决定其绝缘阻抗，电介材料特性）PR: 电介质极化电阻△ C: 变化之容量（随温度， DC 电压，频率变化而变化）L 、 R 和 C 之值随频率不同而不同； IR 指直流电压下的绝缘阻抗值ESR 及损耗角特性在一定频率条件下，等效电路可简化如右图。
电容损耗角的正切值意义
电容损耗角的正切值意义
1 电容损耗角：
电容损耗角是指电容连接到AC电路中时发生的损耗角。
当AC电压作用在电容上时，电容器会将其中一部分电压转化为电流，从而产生功率损耗。
电容损耗角就是相位差（损耗角θ）。
2 电容损耗角的正切值：
电容损耗角的正切值（也称为电容损耗因数）是指由电容在AC电路中发生功率损耗时，损耗电化学反应和欧姆抵消电势所扣除的角弧度，用正切值表示：tan(θ) = Xc/R（其中 Xc 部分R 部分）。
3 正切值的意义：
正切值表示，当在电容上施加频率不同的电压波形时，电容的功率损耗的程度是多少。
因此，可以通过测量电容损耗角的正切值来确定电容在某个特定频率下的功率损耗程度。
此外，正切值还可以用来衡量一个电容的质量，一般来说，质量越好的电容，其损耗角的正切值也会越小。
电容器的损耗角详解
电容器的损耗角详解
电容器的损耗角详解
电容器的损耗
电容器的损耗是电容器的一个非常重要的指标,是衡量电容器品质的重要标志,决定着电容的使用寿命和电容器在电路中的作用效果
定义:电容器在工作过程因发热而消耗的能量叫电容器的损耗。
电容器的能量损耗来自两方面:介质损耗与金属损耗
介质损耗包括1､介质漏电流引起的电导损耗
2､介质极化引起的极化损耗
金属损耗包括1､金属极板与引出线接触电阻产生的损耗
2､金属极板电阻产生的损耗
3､引出线电阻产生的损耗
金属损耗随频率和温度的增高而增大,在高频电路工作时,金属损耗占的损耗比例会很高,这点在电容器应用及生产工艺上特别注意。
由于电容器损耗的存在,使加在电容器的电压与电流之间的夹角(相位角)不是理想的90度,而是偏离了一个δ度,这个δ角就称为电容器的损耗角(见下图)。
习惯上以损耗角正切值表示
电容器的损耗,实际就是电容器消耗的无功功率,于是也可以这样定义:
电容器的损耗也指电容器在电场作用下,消耗的无功功率与消耗的总功率的比值
其表示式为:电容器损耗角正切值=无功功率÷总功率
或电容器损耗角正切值=无功功率×100÷总功率(得出的值为百分比)
式中,总功率=无功功率+有功功率
有功功率=I有功平方×xc
I漏+I有功)平方×R无功功率=I总平方×R=(
R=金属极板与引出线接触电阻+金属极板电阻+引出线电阻。
电介质正切损耗角
目录一.引言 (2)1.电介质损耗角研究的意义 (2)2.电介质损耗角正切的理论基础 (3)二.电介质损耗与电介质损耗角 (3)1.电介质损耗 (3)2.电介质损耗角 (4)三.等值电路 (6)1.并联等值电路 (6)2.串联等值电路 (6)四.介质损耗角正切的测量 (7)1.西林电桥原理 (7)2.测量的影响因素 (10)a) 外界电磁场的干扰影响 (10)b) 温度的影响 (8)c) 试验电压的影响 (9)d) 试品表面泄漏的影响 (11)e) 试品电容量的影响 (10)五.结论 (12)六．参考文献 (12)介质损耗角正切摘要：电力系统中检测高压设备的运行可靠性和发现电气绝缘方面缺陷，电介质损耗角的测量必不可少。
电介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。
本文介绍了介质损耗角的基本概念和其意义，简单分析了介质损耗角检测的方法。
关键词：电介质损耗角；方法；测量；因素一.引言1.电介质损耗角研究的意义电气设备是组成电力系统的基本元件，是保证供电可靠性的基础。
无论是大型关键设备如发电机、变压器，还是小型设备如电力电容器、绝缘子等，一旦发生失效，必将引起局部甚至全部地区的停电。
而导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化。
绝缘劣化有很多原因，不仅电应力可引起绝缘劣化，导致绝缘故障，而且机械力或热得作用，或者和电场的共同作用，最终也会发展为绝缘性故障。
鉴于绝缘故障在电力故障中所占的比重及其后果的严重性，电力运行部门历来十分重视电气设备的绝缘监督。
电介质的电气特性，主要表现为它们在电场作用下的导电性能、介电性能和电气强度，它们分别以四个主要参数，即电导率（或绝缘电阻率）、介电常数、介质损耗角正切和击穿场强来表示。
电介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。
电介质损耗角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷，因此测量介质损耗角是研究绝缘老化特征及在线监视绝缘状况的一项重要内容。
电容器损耗测量误差及其分析
第31卷 第6期2010年12月电力电容器与无功补偿Pow er Capac itor&R eactive Pow er Compensa ti onV o.l31N o.6D ec.2010收稿日期:2010 06 02作者简介:刘尔宁(1979 ),女,助理工程师,主要从事电力电容器工艺技术工作。
设计与研究电容器损耗测量误差及其分析刘尔宁(西安西电电力电容器有限责任公司,陕西西安710082)摘 要:对于原材料介质相同,在同一真空罐内进行真空干燥浸渍处理的几种电压等级、容量相同的电容器,做出厂试验时,损耗角正切tan 测量值相差较大,对引起电容器损耗角正切tan 测量误差的原因进行分析,提出了改进措施。
关键词:电容器; 损耗测量; 误差; 分析中图分类号:T M531.4 文献标识码:B 文章编号:1674 1757(2010)05 0029 03LossM easure m ent Error and A nalysis of C apacit orLIU E r ning(X i an the E lectr i c Po w er Capacito r Co.,Ltd.,X i an710082,Ch i n a)Abst ract:Fo r the capac itors,w hich w ith sa m e m ed i u m for ra w m aterials,several vo ltage grades, sa m e capac ity,and i m pregnated in the sa m e vacuum,duri n g its rou ti n e tes,t the d ifference of the loss tangentm easured va l u e is h i g h.The reasons,wh ich causes the tan m easure m en t error o f ca pacito r,is analyzed,and t h e i m prove m ent m easures is pr oposed.K eyw ords:capacito r;l o ss m easure m en;t error;ana l y sis0 引言电力电容器介质损耗角正切值(以下简称电容器tan )是电力电容器的重要质量指标之一,电容器tan 的测量对于判断电容器设备的绝缘状况是比较有效的方法。
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电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路电力电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板（铝箔）中、引线等导体中，以及在瓷瓶间的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。
通常把电容器的有功功率P与无功功率Q 的比值称做为该电容器的损耗角正切，并用下式表示：式中：tanδ—电容器的损耗角正切（％）；P—电容器的有功功率（W）；Q—电容器的无功功率（var）正因为电力电容器不是理想电容器，所以通常要用一个等值电路来表示。
（1）串联等值电路在此等值电路中，理想电容器C产生的无功功率为：式中：Q C—电容器的无功功率（var）；X C—电容器C的容抗（Ω）；I C—流过电容器的电流（A）而在此电路中由电阻r产生电容器的损耗功率为：式中：P r—由r产生的等值损耗功率I r—流经等值电阻r的电流由式（1）、（2）、（3）可得：由式（6）可知，当tanδ值很小（例如全膜电容器），X C也很小时（例如大容量集合式电容器），其等值串联电阻也十分微小（通常只有10－3～10－4Ω）。
所以在测量大容量全膜介质电容器时，一定要尽一切可能降低测量回路中的接触电阻和导线电阻，以减小测量误差。
（2）并联等值电路电力电容器除了可用图1所示的串联等值电路来表示外，也可用图2所示的并联等值电路来表示。
由图2可得：式中：U R—等值电路两端的电压（V）；U C—理想电容器两端的电压（V）；X C—电容器的容抗（Ω）从图2中可知：U R＝U C，所以由式（9）可以看出，对于低损耗的全膜电容器其并联等值电阻是相当大的，当在电容器内部并联放电电阻会降低其等值电阻R，从而使电容器的实际损耗和损耗角正切增大。
在实际工作中，如能根据具体情况灵活的使用电容器的串联等值电路和并联等值回路，可以给我们的工作带来方便。
薄膜电容电气参数定义及特性（等效电路，问独特性，绝缘电阻）1 等效电路及等效参数的特性薄膜电容一般具有如下的等效电路模式：C: 标称电容L: 等效串联电感( 端脚，金属敷片，绕组等所寄生)ESR ：等效串联电阻（端脚，金属敷片等所致）IR: 等效并联电阻（决定其绝缘阻抗，电介材料特性）PR: 电介质极化电阻△C: 变化之容量（随温度，DC 电压，频率变化而变化）L 、R 和C 之值随频率不同而不同；IR 指直流电压下的绝缘阻抗值1.1 ESR 及损耗角特性在一定频率条件下，等效电路可简化如右图。
损耗角定义成阻抗值与容抗值之比。
在远低于谐振频率的范围内（即忽略等效电感Ls ），实际电容器的电压和电流相位会因为ESR 的存还而略微小于90 度。
损耗角一般以1KHz 作为测试标准。
对于容值小于1uF 的MKT ，MFP ，MKP 类电容还额外进行10KHz 及100KHz 频率处的损耗角测试。
1.1.1 损耗角之频率、温度、湿度及电压（DC ）特性频率特性：薄膜类电容的损耗角在高频段一般会随着频率的上升而有不同程度的变大。
如下是典型的薄膜电容损耗角频率特性曲线图：温度特性：如下右图所示，聚丙烯类（P 类）电介质具有极稳定的温度特性；而聚酯类（N 和T 类）却有较大的温度影响性，并在80degC 附近时具有最小的损耗角。
（测试频率1KHz ）不同电解材质的薄膜电容损耗角温度特征曲线（1KHz ）湿度及电压（DC ）特性：损耗角会随湿度的增大而有所增大；但正常工作范围内几乎看不到电压大小变化对损耗角的影响。
1.1.2 ESR 的频率特征薄膜类电容具有如下右图所示的示意特征曲线：a) 在低频段，ESR 值随频率的增大呈近似ESR ＝1/f 关系的下降趋势。
b) 在中频段ESR 值具有较平稳的曲线。
C) 在高频段ESR 值随频率的增大呈近似ESR ＝f1/2 关系的增大趋势。
1.2 薄膜电容的绝缘电阻薄膜电容的绝缘电阻Rins 被定义为电容对DC 电压的阻抗值。
其测量值通常是以DC 电压值除以漏电流量而得。
IEC 60384-1 对20degC 温度下所施用的电压进行了如下规定，其它温度下需要乘以如下如下修正因子以得到等同于20degC 参考温度点的量值：仲裁测试定于20degC 及50 （＋/-2 ）％湿度。
从修正因子可知，同种规格薄膜电容漏电流在低温时会有增大趋势。
对于大于0.33uF 规格的电容，往往以自放电常数作为其绝缘参数：τ＝Rins × CR （unit:s ）( 例如：τ＝1M Ω× 1uF=1s)1.2.1 绝缘参数的温度特性自放电常数－τ（unit:s）的温度特性曲线薄膜电容器的自感（串联等效电感）Ls薄膜电容器具有极低的自感值，其由流经金属箔片及连接脚端所感生的磁场造成。
故主要由其绕组构成、几何结构及连接脚端长度等决定。
一般认为每毫米脚端感生最大1nH 的自感。
自感量还可以从电容器的谐振频率计算而得。
薄膜电容器的总阻抗总阻抗表达式：阻抗的频率特性：如下图的阻抗的频率特性曲线表明了薄膜电容总阻抗具有显著的频率变化性。
a) 低频段，容抗占主要影响地位，故总阻抗会随着频率上升而减小.b) 高频段，感抗占主要影响地位，故总阻抗会随着频率上升而增大。
c) 在中间一频率处（即谐振频率），感抗和容抗相互抵消，总阻抗只剩下量值极小的ESR 。
较大容量的薄膜电容具有更低的谐振频率点，各额定容量薄膜电容的谐振频率关系如下：谐振频率与容量关系示意曲线2 容量参数2.1 额定电容及测试方法额定电容即电容的设计值，往往标于电容本体。
IEC60068 －1 对电容的测量了如下定义:2.2 容量的温度特性薄膜电容具有可逆的温度漂移特性。
温漂系数（Temperature Coefficient ）α C 定义如下：C1 ：在温度T1 时测试得到的容量C2 ：在温度T2 时测试得到的容量C1 ：在20( ＋/-2)degC 时测试得到的参考容量决定薄膜电容温漂系数的主要因素有：电介质种类，构造类型及工艺参数。
相对电容变化量的温度系数曲线在高低温多循环之后薄膜电容的容量会出现一个不可逆的温度漂移（即恢复到参考温度点时容量却不再是原来参考温度时的容量表现）。
薄膜电容的这种不可逆温漂往往非常小。
2.3 容量的湿度特性薄膜电容具有可逆的湿度漂移特性。
湿度漂移系数β C 定义如下：C1 ：在湿度F1 时测试得到的容量C2 ：在湿度F2 时测试得到的容量不同电介质具有如下典型的湿度漂移系数相对电容变化量的湿度曲线2.4 容量的频率特性往往以相对容量变化量与频率的关系作为特征曲线相对容量变化频率特性聚丙烯（PP ：MKP ，MFP ）在较宽广的范围内具有极小的相对容量变化特性。
聚乙烯对苯二酸盐( 或酯) （PET ：MKT ，MFT ）具有相对较大的负频率相对容量变化特性。
聚乙烯石脑油（PEN ：MKN ）在高频范围时会有极大的正频率相对容量变化特性损耗因数计量器具检定系统本国家计量检定系统经国家技术监督局于1990年9月14日批准，并自1991年5月1日起施行。
起草单位：中国计量科学研究院本检定系统技术条文由起草单位负责解释。
本检定系统主要起草人：王晓超（中国计量科学研究院）阮永顺（中国计量科学研究院）本检定系统规定从国家计量基准器具传递损耗因数量值至工作基准器具、标准计量器具及工作计量器具的传递程序、传递误差和基本的检定方法，还规定了损耗角单位（rad）国家基准器具的任务，基本的计量学特性及其配套的主要测量装置。
一、计量基准器具1、国家基准1.1国家基准用于复现和保存损耗角单位，并且通过工作基准器具和标准计量器具向工作计量器具传递损耗角单位或损耗因数量值，以保证全国损耗因数量值测量的准确、一致。
1.2国家基准复现的损耗角单位（或损耗因数量值）应作为全国测量电容性对象损耗因数的依据。
1.3国家基准由下列计量器具组成：真空可变间隙电容器组（1-10pF，10-100pF，100-1000pF各1只）；环形交叉电容器；变压器电桥。
1.4在频率为1kHz（或1.592 kHz），由本基准复现的损耗角范围为1×10-7～1×10-5rad，电容值为1pF，10pF及100pF三个量值。
1.5国家基准复现单位的不确定度（标准偏差σ）为5×10-7rad（对1pF），0.75×10-7rad（对10pF）及0.5×10-7rad（对100pF）。
1.6为了保证以上述准确度复现损耗角单位值，必须遵守按规定程序批准的基准器操作、保管及维护规则。
1.7国家基准用完全替代法向工作基准传递损耗角单位量值。
2、比较基准和工作基准组2.1选取损耗角小于3μrad，电容标称值为10pF的电容器作为比较基准，使用频率为1kHz（或1.592kHz）。
2.2比较基准与国家基准比对的标准偏差不大于0.1μrad。
2.3比较基准用于国际比对2.4工作基准组由下列固定电容器组成：采用损耗因数范围在（1-20）×10-6以内，电容值为1，10，100及1000pF的三端电容器各4只及10000pF三端电容器3只组成工作基准组，其中某一量具可分别应用于50-100Hz，1-10kHz范围。
2.5工作基准与国家基准比较结果的不确定度△（3σ）为（0.3-3）×10-6（置信概率0.99）。
2.6工作基准用比较法检定0.1级损耗因数标准器（单值或多值的）和标准电容器的损耗因数；用直接测量法检定0.1级交流电桥（必要时应给出不同地1kHz的损耗因数修正值）。
二、计量标准器具3、计量标准器具的准确度级别分类按照损耗因数的准确度分类为：0.1，0.2，0.5，1级四个准确度级别。
准确度低于1级的为工作计量器具。
4、计量标准器具的基本误差4.1多值损耗因数标准器和交流电桥，按损耗因数的准确度级别，用公式（1）表示其允许基本误差：（1）式中：△--允许的损耗因数绝对误差极限；B--用百分数表示的损耗因数准确度级别指数；Dx--损耗因数示值或测量值；DN--定标值，除非制造厂另有规定，对某一给定的量程的定标值为该量程内最大的10的整数幂，用于规定计量标准器具的准确度；KD--系数，取10-100，或由制造厂规定，但不得小于10。
4.2不符合式（1）所示基本误差表达式的计量器具，则应逐盘（或分段）计算出各示值的误差，不能用统一的准确度级别指数表示。
4.3对于单值损耗因数标准器和标准电容器的损耗因数值的基本误差，用绝对误差表示，暂不按准确度的级别分类。
5、计量标准器具的量值范围损耗因数计量标准器具复现的损耗因数量值范围为D=1×10-5～1，根据需要和可能，制造厂可扩大或缩小该量值范围。
损耗因数标准器大部分均为电容器和电阻器组合而成一整体，所用电容元件的电容值可在1pF-100μF范围内任选1个或几个标称值。