介質損耗因數負值分析

【摘要】在對現場設備進行tanδ測量時，由于受到眾多因素干擾，導致設備在試驗中出現的過程中出現數據負值、不穩定等狀況。因此，文章通過指出試驗回路中如存在接觸不良、電磁干擾等均可導致tanδ測量結果出現負值進行分析，并通過實際的試驗測量提出了解決tanδ為負值的一些措施。

【關鍵詞】絕緣；試驗；介質損耗；負值

在設備介質損耗試驗中，作為電氣絕緣中的重要參數，介質損耗因數準確測量直接關系到對設備絕緣狀況的評價。由于受到各種因素的影響，介質損耗測量的實際結果與真實值會存在一定程度的偏離。因此，導致試驗設備中的試驗數據在某些情況下出現負值，影響其有效性。

1、tanδ出現負值

介質損耗因數（tanδ）是電氣絕緣的一個重要參數，測量的準確度對評價設備的絕緣狀況十分重要。現場試驗中，因其他因素，tanδ的測量結果會偏離真實值，影響了該項試驗的實效性。如：在無損耗標準電容器的電流N大于電壓90°時，該電流與試品電容電流之間的夾角為：介質損耗角δ，δ=0°。當試驗存在δ時，試品電容電流受到電壓相位有功電流分量的影響降低于無損耗標準電容器電流的角度，那么出現正值；在受到某種因素影響下，電容電流與電壓之間相位差如果超過90°，那么電流有功分量與電壓出現兩個相反的方向，tanδ出現負值。對于絕緣介質來說，tanδ為負值是沒有意義的，應盡可能找出原因并將其消除。

2、tanδ為負值的原因

導致設備tanδ出現負值的因素有許多種：例如：外部對電流的干擾、測量儀器接地不良和儀器中標準電容介質損耗大、電壓互感器接地鐵芯和底座接地不良以及電磁單元等影響。

2.1 外部干擾電流的影響。在進行設備介損試驗時，外部干擾電流一旦投影在電壓相量上，并與電壓同方向時，介質損耗因數tanδ也將隨著介質損耗角δ的增大而增大；相反，如果投影的方向與電壓方向相反的時候，那么隨著介質損耗角δ的縮小而出現負值。此種現象易發生在潮濕天氣或較高靜電影響的環境中。

2.2 標準電容器介質損耗過大和測量儀器接地不良。如圖2所示，圖中CX為一、二次繞組介質損耗的等值電容；C10、C20分別為一、二次繞組對地電容；R0為儀器接地不良時的接觸電阻。將CX、C10、C20組成的△連接轉換為Y連接后的等值電路圖見圖3。

正常情況下，試品電流滯后于標準電容電流N，如果標準電容器損耗過大，N超前電壓的角度就會小于90°，使δ變小，導致tanδ的測量結果偏小甚至為負值。由于標準電容器的介質損耗通常都很小，所以由于標準電容器介損偏大造成試品tanδ為負值的可能性較小。

2.3 電壓互感器接地鐵芯和底座接觸不良。對一、二次繞組介損損耗進行測量時，將采用正接法來測量。測量過程中，如果鐵芯接地不良，接地電路與測量儀器接地時兩者間的等值電路圖相類似，唯一不同的地方為接地點。而底座接地不良時，鐵芯和底座接地等值電路相類似，底座被鐵芯替代，電容屏對地座分布電容以及末屏對底座的電容為C10、C20如圖4。

2.4 受電磁單元因素的影響。在采用正接法進行測量時，介質損耗因數的測量結果直接受到電磁單元及鐵芯損耗的影響。在實際測量的時候，由于利用分布電容在一、二次繞組上所產生鐵芯的介質損耗較小，因此，測量結果也受鐵芯損耗影響。設備介質損耗試驗出現負值主要是由流入測量儀器中的電流大于設備試品的電流。

在設備介質損耗試驗時，介質損耗測試具有較高靈敏度要求，極容易被外界電場所干擾。目前，盡管抗干擾的方法很多，但是一旦干擾度很強，那么就會存在較大偏差。

3、消除負tanδ的一些措施

3.1 利用采用電源倒相法和變頻法測量時，將電源正反兩次測試結果分析處理來排除外部干擾或采集不同頻率的信號，通過信號濾波對工頻信號進行衰減，以達到排除外部干擾。

3.2 測試時測量儀器的接地端直接接在被試品的金屬底座上，并保證接觸良好。同時，還有確保試品的干凈和干燥，避免周圍設有鐵架或木梯影響等分布阻抗的物體，但不宜采用屏蔽環來消除表面泄漏的影響。

3.3 對于變壓器類設備，包括電壓互感器、電流互感器等，條件允許時盡可能將非被試繞組短接，以減小電感和鐵心損耗的影響。同時，還要使試驗引線與被試品的夾角達到90°，避免引線和試品兩者之間分布電容帶來的影響。

4、結語

總而言之，目前當設備介質損耗出現負值時，隨著電壓的升高，介質損耗角偏差減少時，由于試品等值串聯電容中有另一個支路的電流流入接地，使電流與電壓之間角成90°，導致設備介質損耗出現負值。盡管目前針對設備介質損耗出現負值的問題已經有了一定的了解，但是，在實際設備介質損耗試驗時，依然無法直接解決更多出現的問題。因此，為了使介質損耗測量更加準確，只有通過不斷地吸取試驗經驗和尋找解決方法來實現。

參考文獻：

[1]覃漢敏測量LCWD2-110型互感器和電容式套管介損時出現負值原因的分析[J].高壓電氣，2004，40（2）：144+147.

作者簡介：楊志超（1987-）男，內蒙古赤峰人，本科，大唐新能源試驗研究院試驗研究所，助理工程師。研究方向：介質損耗。