介质损耗角测讲义量方法
3.3 介质损耗角正切的检测
误差来源
1. 频率f引起的误差 2. 电压互感器引起的固有误差 3. 谐波的影响 4. 两路信号在处理过程中存在时延差：
① ② ③ ④ 低通滤波器的建立约为10μs，这将造成信号0.003rad 的系统误差。 过零整形的时延引起误差。 整形波形引起的误差。 其他因素，例如环境温度的变化。
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3.3.3 全数字测量法
k 1
k
co s k t b k sin k t
（20）
根据三角函数的性质经过变换后K次系数：
ak
bk
1
1
2 0
2
f ( t ) co s( k t )d ( t )
f ( t ) sin ( k t )d ( t )
（21） （22）
2 2
则：
tan 0.5 ( B A )
本法主要是通过数字运算得到tanδ，它完全避免了 运算硬件带来的诸多误差因素。在最后的运算中，虽存 在大数相减的问题，但计算机能保证运算的准确性。同 时，通过只对基波作运算，等于对谐波进行了理想滤波， 从而排除了谐波对检测的影响。
（18）
（19）
式中，k为参与平衡的电压互感器PT1、PT2构成 的变比；CN、R4是固定值：
K kC N R 4
高压电桥法
优点：是较准确、可靠，与电源波形频率无关， 数据重复性好。 缺点：接入了R3后改变了设备原有的运行状态， 其他元件的接入也增加了PT1发生故障的概率。要 选择可靠性高的元件和采取一些保护措施。可用 低频电流传感器代替相应的电阻元件，但效果并 不理想。
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电桥法是一种间接测量法，而相位差法则是直 接测量介质损耗角的正切值tanδ
介质损耗角
介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（即功率向量角ф）的余角δ，简称介损角。
介质损耗角（介损角）是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。
介损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，因此测量介损角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。
介质损耗检测的意义及其注意问题（1）在绝缘设计时，必须注意绝缘材料的tanδ 值。
若tanδ 值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。
而在直流电压下，tanδ 较小而可用于制造直流或脉冲电容器。
（2）值反映了绝缘的状况，可通过测量tanδ=f(ф)的关系曲线来判断从良状态向劣化状态转化的进程，故tanδ的测量是电气设备绝缘试验中的一个基本项目。
（3）通过研究温度对tanδ值的影响，力求在工作温度下的tanδ值为最小值而避开最大值。
（4）极化损耗随频率升高而增大，尤其电容器采用极性电介质时，其极化损耗随频率升高增加很快，当电源中出现高次（如3次、5次）谐波时，就很容易造成电容器绝缘材料因过热而击穿。
（5）用于冲击测量的连接电缆，其绝缘的tanδ必须很小，否则所测冲击电压通过电缆后将发生严重的波形畸变，影响到测量的准确性。
数字化测量介质损耗角的方法新闻出处：谢家琪发布时间： 2007年03月12日摘要：总结了介损模拟测量方法存在的不足。
对当前几种典型的介质损耗数字化测量方法进行了介绍，讨论了每种方法的优缺点和实际应用中出现的一些问题，并对介损数字化测量的发展前景进行了展望。
关键词：介质损耗数字化测量 1 引言高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。
在高压预防性试验中，介质损耗因素的测量属于高准确度测量，通常是在被测试品两端加以工频50Hz的高电压（10kV），使被测试品流过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角δ的正切值来反映被测试品的介质损耗大小。
这种高电压、微电流、小角度的精密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还需要具有较强的抗干扰能力。
介质损耗角正切值的测量讲解
• 5、确定试验电压：Ue≥10kV,Us=10kV; Ue＜10kV,Us=Ue • 6、均匀升压至试验电压， tanσ调至Ⅰ档，逐渐 增大灵敏档（最后增至6-9档），与此同时调节 R3，直至微安表不再减小，然后调节tanσ（从大 倍率到小倍率），使微安表逐渐趋于零。如需要， 最后调节微调电阻，使微安表指示为零。 • 7、将电压降至零，切断电源。记录数据，各旋钮 复零。 • 8、tanσ调至Ⅱ档，重复6、7。
介质损耗角正切值的测量
基本原理
• 电介质在电场作用下产生能量。
P= U2ω Ctgσ
• 当外加电压及频率一定时，电介质的损耗P 与 tgσ 及 C 成正比；而对于一定结构的试品 来说， C 为定值，故可直接由 tgσ 的大小来 判断试品绝缘的优劣。 • 测量 tgδ 值是判断电气设备绝缘状态的一项 灵敏有效的方法。
1 1 = + jwCx Zx Rx
ZN = 1 jwC N
Z 3 = R3
1 1 = + jwC4 Z 4 R4
解所得方程式，得：
Cx
R4 1 CN R3 1 tan 2 x
为了读数方便，取
R4 104
104 tan x R4C4 100 C4 C4 106
介质损失角正切值tgδ的测量
I x
Rx
Ir
Ic
CX
当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污 或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过 绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大. 通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷. 若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测量 tg 容易发现绝缘的缺陷。 如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷 部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有 效. 用于对套管、电力变压器、互感器和某些电容器的 测量.
实验 介质损耗角正切的测量
当检流计反接时测得：
tg 2 C 4 C 4 R 4
C x 2 C 0R 4 /R 3 R 3
因无磁场干扰时：
tg C 4R 4 C x C 0R 4 / R 3
故可得：
tg tg1 tg 2 / 2
实验
介质损耗角正切的测量
测试无线电材料：常采用高频施压法，所加的电压不高 电工界：最常用的是西林电桥法 在线监测：采用微机对 tgδ 进行测量 1. 西林电桥的基本原理 西林电桥： 高压臂：代表试品的 Z1；无损耗的标准电容 CN，它以阻抗 Z2 作为 代表。 低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻 R3，以 Z3 来代表；无感电 阻 R4 和可调电容 C4 的并联，以 Z4 来代表 保护：放电管 P 电桥平衡：检流计 G 检零 屏蔽：消除杂散电容的影响 电桥的平衡条件： Z1/Z3 = Z2/Z4 串联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4CN/R3 并联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4CN/[R3 (1+tg2δ)]
C x 2C x1C x 2 / C x1 C x 2
3． 测试功效 • 有效 受潮 穿透性导电通道 气泡电离、绝缘分层、脱壳 绝缘老化劣化 绝缘油脏污、劣化 • 无效 局部损坏
小部分绝缘的老化劣化 个别绝缘弱点 4． 注意事项 • 分部测试 • 与温度的关系 • 与试验电压的关系 • 护环和屏蔽
Cx：因为 tg2 极小，故两种等值电路的 Cx 相等
西林电桥的基本回路
屏蔽： 杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可看作其间有杂散 电容 Cs。由于低压臂的电位很低，Cx 和 CN 的电容量很小，如 CN 一 般只有 50100pF，杂散电容 Cs 的引入，会产生测量误差。若附近另 有高压源，其间的杂散电容 Cs1 会引入干扰电流 iS，也会造成测量误 差。 需要屏蔽，消除杂散电容的影响
实验二.介质损耗角正切值的测量
实验二．介质损耗角正切值的测量一．实验目的：学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。
二．预习要点：概念：介质损耗、损耗角、交流电桥判断：介质损耗是表征介质交流损耗的参数（直流损耗用电导就可表征），包括电导损耗和电偶损耗；测量tgδ值对检测大面积分布性绝缘缺陷或贯穿性绝缘缺陷较灵敏和有效，但对局部性非贯穿性绝缘缺陷却不灵敏和不太有效。
推理：中性介质的介质损耗主要是电导损耗，极性介质的介质损耗则由电导损耗和电偶损耗两部分组成。
相关知识点：介质极化、偶极子、漏导。
三．实验项目：1．正接线测试2．反接线测试四．实验说明：绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值( tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。
用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。
测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。
目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。
这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮⑽．检流计电源插座⑾．接地⑿．低压电容测量⒀．分流器选择钮⒁．桥体引出线1．工作原理：原理接线图如图2-2所示，桥臂BC接入标准电容 C N（一般CN=50pf），桥臂BD由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD接入可调电阻R 3，对角线AB上接入检流计G，剩下一个桥臂AC就接被试品 C X。
高压试验电压加在CD之间，测量时只要调节R 3和C4就可使G中的电流为零，此时电桥达到平衡。
高电压实验报告三介质损耗角正切值的测量
高电压技术实验报告
介质损耗角正切值的测量
lenovo
一、 实验名称
介质损耗角正切值的测量
二、 实验目的
学习使用 QS1 型西林电桥测量介质损耗正切值的方法
三、 实验仪器
50/5 试验装置一套 水阻一只 电压表一只 QS1 电桥一套 220Kv 脉冲电容器（被试品）一只 四、 实验接线
式中，Cn ------标准电容的容量（50pf 或100pf） n ------分流器电阻值（对应于分流器挡位，如表2-1 所列） 13.按图2-4 所示的反接线法接好试验线路 （选做） ； 并按2.～12.
操作步骤调节电桥，测出被试品的tgδ 值和Cx 值。 注意：反接线法桥体内为高压，电桥箱体必须良好接地，电桥 引出线应架空与地绝缘。 操作时注意安全。
五、 实验步骤
1. 首先按图 2-3 所示的正接线法接好试验线路； 2. 将R 3 、 C4 以及灵敏度旋钮旋至零位， 极性切换开关放在中间断 开位置； 3. 根据被试品电容量确定分流器挡位； 4. 检查接线无误后，合上光偏式检流计的光照电源，这时刻度板 上应出现一条窄光带，调节零位旋钮，使窄光带处在刻度板零
六、 实验结果
Tanδ为 2.00%
Байду номын сангаас
位上； 5. 合上试验电源，升至所需试验电压； 6. 把极性切换开关转至“+ tgδ ”位置的“接通Ⅰ”上； 7. 把灵敏度旋钮旋至 1 或2 位置，调节检流计的合频旋钮，找 到检流计的谐振点，光带达到最宽度，即检流计单挡灵敏度达 到最大； 8. 调节检流计灵敏度旋钮， 使光带达到满刻度的 1/3～2/3 为止； 9. 先调节R 3 使光带收缩至最窄，然后调节C4 使光带再缩至最窄， 当观察不便时， 应增大灵敏度旋钮挡 （注意在整个调节过程中， 光带不能超过满刻度），最后，反复调节ρ 和C4 并在灵敏度旋 钮增至10 挡（最大挡）时，将光带收缩至最窄（一般不超过 4mm），这时电桥达到平衡； 10.电桥平衡后，记录tgδ 、R 3 、ρ 值，以及分流器挡位和所对应 的分流器电阻n，还有所用标准电容的容量Cn ； 11.将检流计灵敏度降至零，把极性旋钮旋至关断，把试验电压降 至零并关断试验电源，关断灯光电源开关，最后将试验变压器 及被试品高压端接地。 12.计算被试品电容量： Cx = Cn ∙ R4 R3 + ρ ∙ 100 + R 3 n
介质损耗角正切值的测量
介质损耗角正切值的测量一．实验目的：学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。
二．实验项目：1．正接线测试2．反接线测试三．实验说明：绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征, 介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。
用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。
测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。
目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。
这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮⑽．检流计电源插座⑾．接地⑿．低压电容测量⒀．分流器选择钮⒁．桥体引出线图2-1 QS1西林电桥面板图1． 工作原理：原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。
高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。
由电桥平衡原理有： 图2-1 QS1西林电桥面板图 BD CBAD CA U U U U =即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1）各桥臂阻抗分别为：将各桥臂阻抗代入式2-？，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：34R R C C N X ⋅= 44R C tg ⋅⋅=ϖδ （式2-2）在电桥中，R 4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3）即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。
3.4 介质损失角正切值tgδ的测量
& Ix
Rx
& Ir
& Ic
CX
Ir tgδ = Ic
当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、 当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、 脏污或老化， 脏污或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放 电时， 流过绝缘的有功电流分量I 将增大， 电时 ， 流过绝缘的有功电流分量 Rx 将增大 ， tgδ也增大 也增大 通过测量tgδ值可以发现绝缘的 值可以发现绝缘的分布性缺陷 通过测量 值可以发现绝缘的分布性缺陷 若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大， 若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测 量tgδ 容易发现绝缘的缺陷。 δ 容易发现绝缘的缺陷。 如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的） 如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的）， 或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积， 或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积，则 该方法不很有效 套管、电力变压器、 套管、电力变压器、互感器和某些电容器 电机、 电机、电缆
输出电压波形畸变要小，调压要平稳、 输出电压波形畸变要小，调压要平稳、 均匀 容量要满足要求
试验变压器的容量P≥ωCxU2 试验变压器的容量 为试验电压， 为被试设备电容】 【U为试验电压，Cx为被试设备电容】 为试验电压
What’s these?
3.7.2 直流耐压试验
μA 高 压 发 生 品 装 ~220V 置 被 试
3.6 绝缘油中溶解气体分析 （DGA） ）
绝缘油是电气设备绝缘的重要组成部分
绝缘 冷却 灭弧
绝缘油试验
绝缘油的电气试验 绝缘油中溶解气体分析（DGA） 绝缘油中溶解气体分析（DGA）
试验时电气设备可以不必停电！ 试验时电气设备可以不必停电！
实验介质损耗角正切的测量
实验介质损耗角正切的测量
测试无线电材料：常采用高频施压法，所加的电压不高 电工界：最常用的是西林电桥法ห้องสมุดไป่ตู้在线监测：采用微机对 tgδ进行测量
1. 西林电桥的基本原理 西林电桥： 高压臂： 代表试品的 Z1；无损耗的标准电容 CN，它以阻抗 Z2 作为 代表。 低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻 R3，以 Z3 来代表； 无感电 阻 R4 和可调电容 C4 的并联，以 Z4 来代表 保护： 放电管 P 电桥平衡： 检流计 G 检零 屏蔽： 消除杂散电容的影响 电桥的平衡条件： Z1/Z3 = Z2/Z4 串联等值回路 tg δ =ω4 ＲC4 Cx = R4CN/R3 并联等值回路 tg δ =ω4 ＲC4 Cx = R4CN/[R3 (1+tg2δ )]
介质损耗角正切值的测量
介质损耗角正切值的测量介质损耗角正切值的测量介质损耗角正切值的测量试验目的与特点介质损耗角正切的概念：tanδ→ 反映绝缘介质在交流电压作用下，介质中有功电流分量和无功电流分量的比值，是衡量交流有功损耗大小的特征参数，其值越小，意味着绝缘的介质损耗越小P =Qtgδ= U²ωCtgδ介质损耗角正切测量目的有效性 1.受潮； 2.穿透性导电通道 3.绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳。
4.绝缘有脏污、劣化老化；5.小等值电容被试品存在严重局部缺陷；局限性对非穿透的局部损坏则不易发现，并且被试绝缘体积越大，反映局部缺陷越发不容易，故对尺寸较大的设备应分解测试。
介质损耗角正切测量的特点假设集中性缺陷部分的绝缘与良好部分绝缘为并联关系：结论：对非穿透的局部损坏则不易发现，并且被试绝缘体积越大，反映局部缺陷越发不容易，故对尺寸较大的设备应分解测试。
测试设备用西林电桥测量tgδ的工作原理：如果C4的单位取 uf 则在数值上tgδ=C4；接线方式→正接线与反接线正接线特点：被试品两端均对地绝缘；优点：测试误差较小，测试时较为安全（电桥本体处于低电位）；缺点：不便于进行现场测试（现场设备多为一端接地）反接线特点：被试品一端接地；优点：便于进行现场测试；缺点：测试误差较大，测试时较危险（电桥本体处于高电位）；测量时的注意事项(1）无论采用何种接线，电桥本体必须良好接地。
(2）应在检流计灵敏度最低时切合电源 (3）应尽量解体测试电力变压器高压侧对低压侧现场试验影响测量结果的主要因素1.外界电场干扰2.外界磁场干扰3.温度的影响4.试验电压的影响现场测试电压一般取10kV5.被试品电容量的影响6.表面泄漏电流的影响测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时可在绝缘表面安装屏蔽环。
减小误差的措施抗干扰介质损耗全自动测试仪 1.加设屏蔽；ˊ 2.采用移相电源（可消除同频率的电场干扰）通过改变试验电源的相位，使得与干扰源反相； 3.采用倒相法 - 将电源正接、反接各测一次； 4.采用数字滤波技术时域信号→频域信号→采用软件技术滤除干扰信号→计算tgδ真实值；电力变压器介损测试电力变压器介损试验接线a)高压绕组对低压绕组及地；b)低压绕组对高压绕组及地; c)高低压绕组对地;测量结果的分析判断1.三比较法2．绕组的tgδ 在20℃时不大于下列数值：330~500kV为0.6%; 66~220kV为0.8%; 35kV及以下为1.5%；3．除tanδ 值以外，还应注意 Cx 的变化情况。
介质损耗角正切值的测量
试验的步骤
• 1、将试品对地充分放电，试品表面擦拭干净。 • 2、根据试验条件确定采用正接线或反接线。 • 3、按图正确接线，高压试验线须从垂直方向 拉出，使其对试品的分布电容最小，并且须用 粗导线防止电晕，保护接地应牢固可靠。 • 4、检查接线确保正确，检查微安表指零，将 R3，tanσ调零，灵敏度档位及调压器置零位， 根据试品容量选择分流器于正确档位。
Ix
Rx
Ir
Ic
CX
当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污 或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过 绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大. 通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷. 若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测量tg 容易发现绝缘的缺陷。 如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷 部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有 效. 用于对套管、电力变压器、互感器和某些电容器的 测量.
试验方法
• 仪器：西林电桥或 介质损耗测量仪 • 西林电桥 • 电桥的四个臂： • CN—标准电容器 • ZX—被试品 • C4—可调电容 • R3— 可调电阻
试验接线
• 正接法：被试品两端对地绝缘，实验室采 用，安全。 • 反接法：被试品一端固定接地，一般现场 试验采用，为了保证安全，使用绝缘杆操 作。
分流器档可按下表选择：
分流器 0.01A 位置 0.025A 0.06A 0.15A 1025A
试品名 套管， 电流互 大变压 中型电 大型电 称 绝缘子，感器， 器，小 机，短 机，长 电缆 电流互 小容量 型电机 电缆 感器 变压器 10kV试 30品电容 3000 范围 30008000 800019400 19400- 4800048000 40000 0
介质损耗角tanδ的解释
介质损耗角tanδ的解释序号：1介质损耗角tanδ的解释在电学和电子领域中，我们经常会遇到一个参数，被称为介质损耗角（tanδ）。
这个参数用于衡量介质中电能转化为热能的能力。
在本文中，我们将深入探讨介质损耗角的定义、原因、测量方法以及其在实际应用中的重要性。
2. 介质损耗角的定义和解释介质损耗角（tanδ）是指在交流电场中，介质对电能的损耗程度。
它是介质电导率和介质电容率之间相对的比例。
介质损耗角的具体定义是介质中的有功损耗与无功损耗之比的正切值。
3. 介质损耗角的原因介质损耗角的存在是由于介质中的散射、吸收、导电等因素造成的。
当交流电场作用于介质中的分子或原子时，它们会因为电场的变化而发生运动，导致能量的转化和损耗。
4. 介质损耗角的测量方法测量介质损耗角是通过使用特定的测试仪器来完成的。
其中最常用的方法是使用沉浸在介质中的金属电极。
通过施加不同频率和电压的交流电，测量介质中的电流和相位差，从而计算出介质损耗角的值。
5. 介质损耗角在实际应用中的重要性介质损耗角在许多领域中都有重要的应用。
在电力系统中，高压电缆和电力变压器中的绝缘材料的损耗角直接影响电能的传输效率。
在电子器件中，介质损耗角的大小与电容器和电感器的性能密切相关。
它还在射频和微波电路设计中发挥关键作用，因为介质损耗角的大小会影响电路的带宽和纹波。
在无线通信和光纤通信领域中，了解介质损耗角有助于提高信号的传输质量和系统的可靠性。
6. 我对介质损耗角的观点和理解介质损耗角是一个非常重要的参数，它揭示了介质中电能转化为热能的过程。
在我看来，了解介质损耗角的原因和测量方法对于工程师和科研人员来说都至关重要。
只有通过深入理解和准确测量介质损耗角，我们才能提出有效的解决方案来改善介质中电能的传输和转化效率。
通过本文的讨论，我们希望读者对介质损耗角有了更清晰的认识，并且能够将其应用于实际工程和科学研究中。
介质损耗角是电学和电子领域中一个复杂而又有挑战性的概念，但它也是推动技术进步和创新的重要因素之一。
介质损耗角正切的测量
2. 试验电压的影响
图4-11 与试验电压的典型关系曲线 1良好的绝缘 2绝缘中存在气隙 3受潮绝缘
3. 试品电容量的影响 对于电容量较小的试品(例如套管、互感器 等)，测量tanδ能有效地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(例如大 中型发电机、变压器、电力电缆、电力电容器等) 测量tanδ只能发现整体分布性缺陷 4. 试品表面泄漏的影响 试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻Rx并 联，显然会影响所测得的tanδ值，这在试品的Cx较 小时尤需注意。
本节内容
4.2.1 西林电桥测量法的基本原理
4.2.2 西林电桥测量法的电磁干扰 4.2.3 西林电桥测量法的其他影响因素
返回Leabharlann 4.2.1 西林电桥测量法的基本原理
图中Cx，Rx为被测试样的等效并联电容与电阻， R 、R4表示电阻比例臂，Cn为平衡试样电容Cx的标准，
3
4-6 西林电桥原理接线图
由于绝大多数电气设备的金属外壳是直接放 在接地底座上的，换言之，被试品的一极往往是 固定接地的。这时就不能用上述正接线来测量它 们的tanδ，而应改用图4-8所示的反接线法进行测 量。
图4-8 西林电桥反接线原理图
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4.2.2 西林电桥测量法的电磁干扰
在现场进行测量时，试品和桥体往往处在周围 带电部分的电场作用范围之内，虽然电桥本体及 连接线都如前所述采取了屏蔽，但对试品通常无 法做到全部屏蔽。这时等值干扰电源电压就会通 过对试品高压电极的杂散电容产生干扰电流，影 响测量。
tanδ能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化) 和小电容试品中的严重局部性缺陷。由于tanδ随电 压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡 及老化的程度。但是，测量tanδ不能灵敏地反映大 容量发电机、变压器和电力电缆(它们的电容量都 很大)绝缘中的局部性缺陷，这时应尽可能将这些
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介质损耗角为功率因数角的余角，其
正切值 tan 又称为介质损耗因数，常用
百分比(%)表示
tan
IR
U R
1
IC UC RC
介质损耗角正切值只与介质材料本身属性
有关，与电气设备的尺寸和绝缘的结构无关， 所以对介质损耗的测量主要是指测量介质损耗 角正切
tanδ的测量方法：西林电桥法 测量设备：(a)QS-1型西林电桥 (b)智能型介质损耗测量仪
tan1
I 'RX I 'CX
tan2
I"RX I"CX
被试品实际介质损耗角正切值为：
tan
IRX ICX
12(I'RXI"RX) 12(I'CXI"CX)
I'CXtan1 I"CXtan2
I'CXI"CX
C'X tan1C"X tan2
C'XC"X
C X U IC XX I'C 2 X I"CU X1 X C 'X 2 C "X
THANKS
4.2.3 西林电桥测量法的其他影响因素
1.温度的影响
温度对tanδ值的影响很大，具体的影响程度随 绝缘材料和结构的不同而异。一般来说，tanδ随温 度的增高而增大。现场试验时的绝缘温度是不一定 的，所以为了便于比较，应将在各种温度下测得的 tanδ值换算到20℃时的值。
2. 试验电压的影响
图4-11 与试验电压的典型关系曲线 1良好的绝缘
为了确保人身和设备安全，在低压臂上并联 有放电管（A、B两点对地），以防止在R3、C4等需 要调节的元件上出现高压。
由于绝大多数电气设备的金属外壳是直接放 在接地底座上的，换言之，被试品的一极往往是 固定接地的。这时就不能用上述正接线来测量它 们的tanδ，而应改用图4-8所示的反接线法进行测 量。
短接BD点，干扰电流 I 和 原设该电电流流Ix为同I'时x 。通过验流计G，
调节移相器，改变电源相 位，使电流I'x 最小，此时干 扰电流与原电流相位相同，不 影响介质损耗角正切值的测量。
撤 消 BD 短 接 ， 再 调 节 测 量 介质损耗角正切值。
（3）倒相法
不用移相器，接一反向开 关，分别测量开关正向和开关 反向时的介质损耗角正切值。
因为被试品的阻抗比R 3 和变压器漏抗大得多， 所以干扰电流 I ' 流过 R 3 和变压器形成回路。
消除或减小由于电场干扰引起的误差，可 以采取下列措施 ： （1）加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与 干扰源隔开。
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（2）采用移相电源法
图4-10 移相电源消除干扰的接线图
（2）采用移相电源法
精品
介质损耗角测量方法
上节的基本内容：
绝缘预防性试验：绝缘特性试验 耐压试验
绝缘电阻的测量：数字兆欧表
所能发现的缺陷：总体绝缘质量下降 绝缘整体受潮 存在贯穿性导电通道
介质损耗：电介质在电压作用下有能量损耗， 电介质的能量损耗简称介质损耗
电介质的等值电路：
当绝缘介质劣化时，介质损耗增加，但介质损耗 难以形成标准
若
C
4以 F
计，则
C
4
的读数就为
tan
的值。
x
当tanx 0.1时，试样电容可近似地按下式计算：
Cx
R4 R3
CN
（4-10）
因此，当桥臂电阻R3，R4和电容CN，C4已知时 就可以求得试样电容和损耗角正切。
通常被试品阻抗要比Z3和Z4大得多，所以工作 电压主要作用在被试品上，因此它们被称为高压 臂，而Z3和Z4为低压臂，其作用电压往往只有数伏。 这种接线方式称为正接线。
(a)
(b)
QS-1型西林电桥原理接线图
4.2.1 西林电桥测量法的基本原理
4-6 西林电桥原理接线图
图中Cx，Rx为被测试样的等效并联电容与电阻，
R3、R4表示电阻比例臂，Cn为平衡试样电容Cx的标准， C4为平衡损耗角正切的可变电容。
根据电容平衡原理，当: ZxZ4 ZnZ3
(4-6)
式中Zx、Zn、Z3、Z4分别是电桥的试样阻抗，标
2绝缘中存在气隙 3受潮绝缘
3. 试品电容量的影响
对于电容量较小的试品(例如套管、互感器 等)，测量tanδ能有效地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(例如大 中型发电机、变压器、电力电缆、电力电容器等) 测量tanδ只能发现整体分布性缺陷
4. 试品表面泄漏的影响
试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻Rx并 联，显然会影响所测得的tanδ值，这在试品的Cx较 小时尤需注意。
准电容器阻抗以及桥臂Z3和Z4的阻抗
1 Zx
1 Rx
j Cx
1
ZN
j CN
Z3 R3
1 Z4
1 R4
j C4
（4-7）
解所得方程式，得
Cx
R4 R3
1
CN1tan2x
U
tanx
IR IC
U RC x x
R1xCx R4C4
（4-8） （4-9）
为了读数方便，取
R4Leabharlann 10 4taxn R 4C 41 01 0 40 C 4C 4 160
图4-8 西林电桥反接线原理图
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4.2.2 西林电桥测量法的电磁干扰
在现场进行测量时，试品和桥体往往处在周 围带电部分的电场作用范围之内，虽然电桥本体 及连接线都如前所述采取了屏蔽，但对试品通常 无法做到全部屏蔽。这时等值干扰电源电压就会 通过对试品高压电极的杂散电容产生干扰电流， 影响测量。
图4-9 外接电源引起的电磁干扰