讲稿-相对介质损耗因数及电容量比值测试
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：总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流I R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。
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。
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。
讲稿-相对介质损耗因数及电容量比值测试(新)
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
精品课件
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。
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。
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。
介损测试原理及应用
『介质损耗因数（tgδ）原理』
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介质损耗因数（tgδ）测量原理 智能型电桥的测量回路还是一个桥体。R3、R4两端
的电压经过A/D采样送到计算机，求得:
进一步可求得被试品介损和电容量
『介质损耗因数（tgδ）原理』
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介质损耗因数（tgδ）测量原理
显示控制单元
人机界面，控制仪器的测量过 程
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝 平衡的原理。平衡过程见右图，当交流电源 加在试品、标第7页准/共2电1页 容器和电桥及地之间，在 试品上产生一个电流Ix，在标准电容器上也 产生一个电流In，当两个电流流过Wx、Wn时， 由于Ix、In两个电流的相位、幅值不相同， 使Wd 有电流Id产生，通过调整Wx、Wn、C、 R使Ix、In两个电流的幅值相同，相位相反。
『介损测试仪现场使用注意事项』
介损测试仪现场使用注意事项
测量功能
Text in here
试验电压范围 Text in here
如正接线、反接线、自激பைடு நூலகம்CVT测量等 常规介损一般10kV，额定电压介损根据要求确定
第19页/共21页
测试电流范围 常规介损一般5uA～1A，高压介损需要更大测试电流
测量精度
介质损耗因数（tgδ）测量原理
QS1电桥是80年代以前广泛使用的现 第3页/共21页
场介损测试仪器。试验时需配备外部标 准电容器（如BR16型标准电容器），以 及10kV升压器及电源控制箱。需要调节 平衡，结果需要换算，使用不太方便。
『介质损耗因数（tgδ）原理』
介质损耗因数（tgδ）测量原理
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
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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
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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。
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如何测量介损及电容量
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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
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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；
电流互感器绝缘性能分析及介质损耗因数测量
电流互感器绝缘性能分析及介质损耗因数测量摘要：介质损耗因数(tgδ)是反映电介质内单位体积中能量损耗的大小,测量介质损耗因数可有效判断电气设备的绝缘状况。
文章介绍了35kV电流互感器高压下测量被试品的介质损耗因数和电容量的试验方法,通过检查参数直接了解电流互感器的绝缘情况。
关键字：电流互感器、高电压、介质损耗因数，绝缘电阻前言在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。
为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。
本次通过对35kv油浸式LB-35电流互感器进行绝缘电阻和介质损耗因数的测量，从而判断电流互感器的绝缘性能及其老化程度。
1.电流互感器电流互感器根据电磁感应原理工作，根据磁动势平衡的原理，铁心的原边绕组匝数很少，串在需要测量的电流线路中，副边绕组匝数较多，串在测量仪表和保护回路中，作用在设备运转接近短路时，可以将一次高压的大电流按照设定好的数值转成低压小电流，然后给二次仪表，用来进行保护、测量等用途。
2.预防性试验预防性试验是电力设备运行管理工作的重要部分，是实现电力设备科学管理、安全运行、提高经济效益的重要保障。
由于预防性试验结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行起着不可替代的作用，因而如何对预防性试验结果做出正确的分析和判断则显得更为重要。
本次主要讲述绝缘电阻和介质损耗角的测量。
3 绕组绝缘电阻的测量3.1试验目的绝缘电阻是用来考察电气设备绝缘性能的，是在规定的温度、湿度条件下，对绝缘绕组施加规定的电压，从而测量出来的电阻值，所测绝缘电阻值能发现电流互感器绝缘局部或整体受潮或脏污，绝缘油严重劣化，绝缘击穿或严重热老化等缺陷。
3.2试验设备表 1 试验设备3.3试验操作程序(1)将电流互感器的末屏、各二次绕组可靠接地，将末屏、各二次绕组短接，接地线至末屏与各二次绕组短接线。
(2)将地线接至兆欧表的“E”端。
(3)一次绕组L1、L2短路之后接兆欧表的“L”端。
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。
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/T 1409-2006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(IEC 60093:1980,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(IEC 6162011998，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代替，对于测量相对电容率具有足够的精确度。
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；tan——介质损耗因数。
介质损耗因数及直流电阻率测试现场作业指导及应用
介质损耗因数/体积电阻率测试现场作业指导及应用一、概述 1.适用范围本方法综合阐述了运行矿物绝缘油介质损耗因数/体积电阻率的现场测试方法。
2.引用标准GB/T 5654-2007 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 GB/T 4756 石油液体手工取样法GB/T 7595-2008 运行中变压器油质量标准 二、相关知识点 1.介质损耗因数介质损耗因数又称介质损耗角正切。
在交变电场的作用下，电介质内流过的电流可分为两部分，一是无能量损耗的无功电容电流Ic ，二是有能量损耗的有功电流IR ，其合成电流为I 。
I 与电压U 的相位差非90°，而是比90°小δ角，此角称为介质损耗角，损耗角的正切（tan δ）就是介质损耗因数。
2.直流电阻率根据欧姆定律，两电极间液体的体积电阻等于施加于试液接触的两电极间直流电压与流过电极的电流之比，其大小应与电极向距成正比、电极面积成反比，比例常数即为液体介质的体积电阻率，其物理意义是单位正方体液体的体积电阻。
即 SL I U R ⨯==ρ 变换上式得)113.0(0C IURK L S R===ρ 式中——被试液体的体积电阻，Ω；——两电极间所加直流电压，V ； ——两电极间流过直流电流，A ； ——被试液体的体积电阻率，Ω·m ； S ——电极面积，㎡ L ——电极间距，m ； K ——电极常数（S/L ），m ； C0——空电极电容，pF ；由于液体的体积电阻率测定与测试电场强度、充电时间、液体温度等测试条件因素有关，因此，除特别指定外，电力用油体积电阻率是指“规定温度下，测试电场强度为（250±50）V/mm ，时间60s ”条件下的测定值。
3.测试意义矿物绝缘油的介质损耗因数和体积电阻率对判断新袖的精制、净化程度，运行中油的老化程度、受污染的程度，以及判断变压器绝缘特性的好坏，都有着重要的意义，它是作为监测绝缘油的重要电气性能指标之一。
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。
电容型设备相对介质损耗因数带电检测异常分析判断
电容型设备相对介质损耗因数带电检测异常分析判断作者：赵峻峰吴灏霍晓良黎超来源：《探索科学》2015年第10期摘要：带电检测技术是电力设备状态检修基础，介质损耗因素是判断电容型设备绝缘状态的重要参数，相对介损的测量能够通过历史数据的比较，判断设备的状态。
关键词：电容型设备、带电检测、相对质损、故障分析0 引言采用电容屏绝缘结构的设备，如电容型电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器、电容型套管等均属于电容型设备。
两个电容型设备在同相情况下相同电压下在电容末端测得两个电流矢量差，对两个矢量的角差进行正切计算，所得数值叫做相对介质损耗因数。
1 检测方法及原理电容型设备相对介质损耗因数测量可分为绝对测量法和相对测量法。
绝对测量法是通过安装在设备末屏接地线上和安装电压互感器二次端子上的信号取样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，两路电流信号。
通过计算得到介质损耗因数及设备电容量。
相对测量法是在不影响电容型设备正常运行条件下，能带电检测设备的介质损耗因数和电容量。
选择一台与被试设备CX 同相的电容型设备作为参考设备CN，通过串接在被试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，获得被试设备和参考设备的相对介损损耗因数和相对电容量比值。
2 分析判断方法对于同一参考设备，电容型设备带电测试应符合：1）同一组电容型设备三相带电相对测试结果的变化趋势不应有明显变化。
2）必要时以参考设备停电试验结果为依据，依照以下公式可换算出tanδ及电容量绝对值，并按DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》中关于电容型设备停电例行试验标准判断其绝缘状况。
tanδX0 =（tanδX-tanδN）+ tanδN0CX0 =CX/CN×CN03）采用相对测量法测试电容式电压互感器的介质损耗因数和电容量，由于受电磁单元的影响，测量结果可能会有较大偏差，可通过历次试验结果进行综合比较，根据数据变化情况判断绝缘状况。
电容量和介质损耗因数试验细则
电容量和介质损耗因数试验细则前言....................................................................... 错误!未定义书签。
1试验条件 (1)1.1环境要求 (1)1.2待试设备要求 (1)1.3人员要求 (1)1.4安全要求 (1)1.5试验电压要求 (2)1.6试验仪器要求 (2)2试验准备 (2)3试验方法 (2)3.1一般规定 (2)3.2试验接线 (3)3.3试验步骤 (3)3.4注意事项 (4)3.5试验验收 (4)4试验数据分析和处理 (4)4.1电容量和介质损耗因数试验判断标准 (4)4.2判断分析 (5)5试验报告 (5)附录A （规范性附录）电容量和介质损耗试验报告 (6)附录B （资料性附录）介质损耗因数测试方法 (5)附录C （资料性附录）各类电气设备介损接线方法 (7)电容量和介质损耗因数试验细则1试验条件1. 1环境要求除非另有规定，试验均在以下大气条件下进行，且试验期间，大气环境条件应相对稳定。
a）环境温度不宜低于5℃。
b）环境相对湿度不宜大于80%oc）现场区域满足试验安全距离要求。
1.2 待试设备要求a）待试设备处于检修状态。
b）设备外观清洁、干燥、无异常，必要时可对被试品表面进行清洁或干燥处理。
c）设备上无其他外部作业。
1.3 人员要求试验人员需具备如下基本知识与能力：a）了解各种容性设备、绝缘材料、绝缘结构的性能、用途。
b）了解各种电力设备的型式、用途、结构及原理。
c）熟悉变电站电气主接线及系统运行方式。
d）熟悉各类试验设备、仪器、仪表的原理、结构、用途及使用方法，并能排除一般故障。
e）能正确完成试验室及现场各种试验项目的接线、操作及测量。
f）熟悉各种影响试验结论的因素及消除方法。
g）经过上岗培训，考试合格。
1.4 安全要求a）应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求。
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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电压互感器
CX
取样 单元
UN 主机
IX
取样 单元
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
错误
C12 A a1 x1 a2 x2 af xf
C2 C12
正确
C12
A a1 x1 a2 x2 af xf
正确
A a1 x1 a2 x2 af xf
C2
C2
X N
两点接地， 两接地点之 间有连接片
X N
单点接地， 测量CT捕获 所有信号
X N
两点接地， 测量CT捕获 大部分信号
备选接线方式
取样单元
Title in here
并通过取样单元将其引入到测试主机。
末屏或低 压端引下 改造
信号取样
三.信号取样方式及其装置
1.信号取样单元 1）接线盒型取样单元
接线盒型取样单元串接在设备的接地引下线中，主要功能是提供一个电流测试信
号的引出端子并防止末屏（或低压端）开路，但没有信号测量功能，测试时需通过测 试电缆将电流引入带电测试仪内部的高精度穿心电流传感器进行测量，如图4-4所示 。该型取样单元主要由外壳、防开路保护器、放电管、短接连片及操作刀闸等部件构 成，其中短连接片和刀闸并接后串接在接地引下线回路中，平常运行时短连接片和刀 闸均闭合，构成双重保护防止开路，测量时先打开连接片并将测试线接到该接线柱， 拉开小刀闸即可开始测量。防开路保护器可有效避免因末屏（或低压端）引下线开断 或测量引线损坏或误操作所导致的末屏开路，保证信号取样的安全性。
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。
△tanδ= tanδ2- tanδ1≈tan(δ1-δ2)= tanα Cx/Cn=Ix/In
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： （1）测量误差较大，主要由于以下几个方面造成： PT固有角差的影响。根据国家标准对电压互感器的角误差的容许值的规定，对于目 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。 （2）需要频繁操作PT二次端子，增加了误碰保护端子引起故障的几率。
取样单元
取样单元
错误接线方式
首选接线方式
三.信号取样方式及其装置
3）变压器套管
外置式：套管末屏抽头 的导杆外露（可见，且 带有M6或M8螺纹）， 直接通过金属连片或金 属导线进行接地，自身 具备密封性能。 内臵式：套管末屏抽头 隐藏在金属帽内（不可 见），通过金属帽内部 的卡簧或顶簧接地开展 带电测试时需要安装专 门设计的末屏适配器。 外臵式：套管末屏抽头隐 藏在金属帽内（不可见）
三.信号取样方式及其装置
3）接线盒型取样单元的特点
接线盒型取样单元的优点： ① 结构简单，价格相对较低便宜； ② 受现场电磁场干扰较小； ③ 停电例行试验时，可以通过操作取样单元内的刀闸来断开接地，而无需登高打开压接 螺母，操作方便且安全性高； ④ 只需要对仪器主机器进行定期校验即可，无需对所有取样单元进行定期校验； ⑤ 电流信号均采用仪器主机的内臵的两个高精度传感器进行测量，测试误差可以相互抵 消，提高了检测的准确性。 接线盒型取样单元的缺点： ① 整个末屏（或低压端）接地回路由于串入了刀闸等节点，存在断路风险，给安全运行 带来隐患； ② 现场测试时，由于需要操作刀闸断开末屏接地，存在操作不当造成末屏（或低压端） 失去接地的风险。
二.相对测量法及其优势
3.相对测量法的优势
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
I=Ir+Ic
Ic
Ir I U
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。
，抽头导杆上带有弹簧接 地套筒（只有向内按动时 方可打开接地连接），需 要安装专门设计的末屏适 配器。
三.信号取样方式及其装置
变压器套管末屏适配器通 常有两种：
内部含有传感器。测试 引线通过末屏帽将电流 信号引出。 另一种内部不含传感器 的，把末屏抽头可靠引 出并保持密封性能，且 要求在末屏引出端就近 加装放开路（断线）保 护器。
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 2
基本概念及测试原理 现场操作方法
数据分析及故障诊断
3
2
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。 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。
三.信号取样方式及其装置
2.设备末屏（或低压端）引下方式 1）电流互感器、耦合电容器 电流互感器和耦合电容 器由于结构简单，其末 屏引下线方式也较简单 。直接将末屏接地打开 ，用双绞屏蔽电缆引下 至接线盒型取样单元接 地或穿过穿芯电流传感 器接地。
三.信号取样方式及其装置
2）电容式电压互感器（CVT）
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。
二.相对测量法及其优势
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 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
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。
三.信号取样方式及其装置
接线盒型取样单元应满足以下要求：
取样单元应采用金属外壳，具备优良的防锈、防潮、防腐性能，且便于安装 固定在被测设备下方的支柱或支架上使用； 取样单元内部含有信号输入端、测量端及短接压板等，并应采用多重防开路 保护措施，有效防止测试过程中因接地不良和测试线脱落等原因导致的末屏 电压升高，保证测试人员的安全，且完全不影响被测设备的正常运行。对于 套管类设备的信号取样，应根据被监测设备的末屏接地结构，设计和加工与 之相匹配的专用末屏引出装臵，并保证其长期运行时的电气连接及密封性能。 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臵。 取样单元应免维护，正常使用寿命不应低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。
三.信号取样方式及其装置
4）传感器型取样单元的特点
有源传感器型取样单元的优点： ① 穿心电流传感器套在末屏（或低压端）接地线上，整个接地回路上无断点，不会给设 备运行带来风险； ② 现场测试接线简单、明了，操作方便。 有源传感器型取样单元的缺点： ① 由于其内部采用了放大器等电子元器件，其可靠性及寿命稍差； ② 测试系统的定期校验较为困难，需要把每一个取样单元连同试验仪器都进行校验，数 量庞大，且传感器安装在现场难以校验； ③ 相对于接线盒型，传感器型取样单元在接地引下回路无断开点，停电例行试验工作仍 然需要登高打开末屏（或低压端）接地压接螺母，较为不便； ④ 由于每台设备的接地电流都通过传感器进行测量，从而引入了更多的测量误差，降低 了测量的准确度； ⑤ 带电测试结果异常时，往往需要首先检查传感器是否存在测量问题，影响数据分析和 故障诊断的效率。