介質(zhì)損耗因數(shù)負(fù)值分析

【摘要】在對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行tanδ測量時，由于受到眾多因素干擾，導(dǎo)致設(shè)備在試驗中出現(xiàn)的過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)負(fù)值、不穩(wěn)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(dǎo)致tanδ測量結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值進(jìn)行分析，并通過實際的試驗測量提出了解決tanδ為負(fù)值的一些措施。

【關(guān)鍵詞】絕緣；試驗；介質(zhì)損耗；負(fù)值

在設(shè)備介質(zhì)損耗試驗中，作為電氣絕緣中的重要參數(shù)，介質(zhì)損耗因數(shù)準(zhǔn)確測量直接關(guān)系到對設(shè)備絕緣狀況的評價。由于受到各種因素的影響，介質(zhì)損耗測量的實際結(jié)果與真實值會存在一定程度的偏離。因此，導(dǎo)致試驗設(shè)備中的試驗數(shù)據(jù)在某些情況下出現(xiàn)負(fù)值，影響其有效性。

1、tanδ出現(xiàn)負(fù)值

介質(zhì)損耗因數(shù)（tanδ）是電氣絕緣的一個重要參數(shù)，測量的準(zhǔn)確度對評價設(shè)備的絕緣狀況十分重要?，F(xiàn)場試驗中，因其他因素，tanδ的測量結(jié)果會偏離真實值，影響了該項試驗的實效性。如：在無損耗標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)損耗角δ，δ=0°。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)電容器電流的角度，那么出現(xiàn)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(xiàn)兩個相反的方向，tanδ出現(xiàn)負(fù)值。對于絕緣介質(zhì)來說，tanδ為負(fù)值是沒有意義的，應(yīng)盡可能找出原因并將其消除。

2、tanδ為負(fù)值的原因

導(dǎo)致設(shè)備tanδ出現(xiàn)負(fù)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(biāo)準(zhǔn)電容介質(zhì)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(jìn)行設(shè)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(zhì)損耗因數(shù)tanδ也將隨著介質(zhì)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(zhì)損耗角δ的縮小而出現(xiàn)負(fù)值。此種現(xiàn)象易發(fā)生在潮濕天氣或較高靜電影響的環(huán)境中。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)電容器介質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)電容電流N，如果標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致tanδ的測量結(jié)果偏小甚至為負(fù)值。由于標(biāo)準(zhǔn)電容器的介質(zhì)損耗通常都很小，所以由于標(biāo)準(zhǔn)電容器介損偏大造成試品tanδ為負(fù)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(jìn)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(jìn)行測量時，介質(zhì)損耗因數(shù)的測量結(jié)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(chǎn)生鐵芯的介質(zhì)損耗較小，因此，測量結(jié)果也受鐵芯損耗影響。設(shè)備介質(zhì)損耗試驗出現(xiàn)負(fù)值主要是由流入測量儀器中的電流大于設(shè)備試品的電流。

在設(shè)備介質(zhì)損耗試驗時，介質(zhì)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(fù)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(jié)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(jìn)行衰減，以達(dá)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(shè)有鐵架或木梯影響等分布阻抗的物體，但不宜采用屏蔽環(huán)來消除表面泄漏的影響。

3.3 對于變壓器類設(shè)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?yán)@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(dá)到90°，避免引線和試品兩者之間分布電容帶來的影響。

4、結(jié)語

總而言之，目前當(dāng)設(shè)備介質(zhì)損耗出現(xiàn)負(fù)值時，隨著電壓的升高，介質(zhì)損耗角偏差減少時，由于試品等值串聯(lián)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(dǎo)致設(shè)備介質(zhì)損耗出現(xiàn)負(fù)值。盡管目前針對設(shè)備介質(zhì)損耗出現(xiàn)負(fù)值的問題已經(jīng)有了一定的了解，但是，在實際設(shè)備介質(zhì)損耗試驗時，依然無法直接解決更多出現(xiàn)的問題。因此，為了使介質(zhì)損耗測量更加準(zhǔn)確，只有通過不斷地吸取試驗經(jīng)驗和尋找解決方法來實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃漢敏測量LCWD2-110型互感器和電容式套管介損時出現(xiàn)負(fù)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(nèi)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(zhì)損耗。