介质损耗因数试验中正接线和反接线的比较分析

赵扬帆

摘 要：在电压的作用下，电介质产生一定的能量损耗，这部分损耗称为介质损耗或介质损失。产生介质损耗的原因主要是电介质的电导、极化和局部放电。反映介质损耗大小可以通过介质损耗因数tanδ来衡量，通过测量tanδ能够发现一系列绝缘缺陷，如绝缘整体受潮、老化，绝缘气隙放电等。影响介质损耗因数tanδ测量的因素很多，如温度的影响，电压的影响，频率的影响，局部缺陷的影响，绝缘表面的影响等。本文主要探讨在实践中接线方式的不同对试验結果的影响。

关键词：介质损耗因数；正接线；反接线

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.155

1 介质损耗和介质损耗因数tanδ

当对电介质施加交流电压时，在交变电场作用下，如果电介质中没有能量损耗，那么弹性极化所引起的纯电容电流IC，且IC超前电压90°。但实际上无损的电介质是不存在的，任何电介质或多或少都存在着一定的损耗，所以在交流电压作用下，电介质都会因为电导、游离和松弛极化而引起一定的电导电流IR。IR就是总电流的有功分量，即损耗电流。如果把电介质看做一个由电阻R与理想的无损电容C并联而成的等值电路，如图1（a）所示，相应的向量图如图1（b）所示。

由图1（b）可以看出由于IR存在，实际流过介质的电流I是一个小于90°的角度φ。这个角度的余角就是介质损耗角，记为δ。根据图（b）可得，

此即介质损耗因数，而介质损耗，由此可见，当电介质一定时，外加电压和频率已知，介质损耗P与tanδ成正比。因此可以用tanδ来表示介质损耗的大小。同类试品的绝缘优劣，可直接通过tanδ的大小来判断，而从同一试品tanδ的历次数据分析，可以掌握设备绝缘性能的发展趋势。工程实践证明，测量tanδ对发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备的贯通及未贯通的局部缺陷灵敏度很高，而对体积较大、由多种电介质组成的被试品，测量tanδ不易检测出绝缘的局部缺陷，但对严重的局部受潮、绝缘老化和整体缺陷还是能够比较灵敏的检测出来。

2 正接法和反接法

介质损耗因数tanδ的测量可以通过西林电桥或新型数字式精密介质损耗测量仪进行测量。西林电桥的原理图如图2所示，由四个桥臂组成。分别为试品支路，无损耗标准电容Cn支路、可调无感电阻R3支路、无感电阻R4和可调电容C4并联支路。可采用正接法和反接法来测量电介质的tanδ。

根据电桥平衡原理，当检流计指示为0 时，满足，式中，，，分别为西林电桥四个桥臂的阻抗值，带入电阻和电容可以解得试品的介质损耗因数，因此当桥臂电阻，和电容，已知时，就可以求得试品电容和损耗角正切值。

通常被试品阻抗要比和大得多，所以工作电压主要作用在试品上，因此它们被称为高压臂，而和为低压臂，其作用电压往往只有数伏。故图2（a）被称为正接线。由于大多数电气设备采用保护接地，即设备的金属外壳直接放在接地底座上，被试品一端往往是固定接地的，这时就不能采用正接线，而应该采用图2（b）所示的反接线来测量。

所以，正接线用于测量不接地的试品如110kV及以上SF6电流互感器的主绝缘，测量时介损仪测量回路处于低电位而试品处于高电位；反接线用于测量接地试品，测量时介损仪测量回路处于高电位而试品处于低电位。由此可见，从理论上来讲，正反接线并没有本质的区别。

3 比较

根据华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程（2008版）的规定，必须开展介质损耗因数试验的设备及部位有：35kV及以上油浸式变压器、电抗器的绕组；消弧线圈的绕组；SF6气体变压器的绕组连同套管；电流互感器的主绝缘及绝缘油；20kV及以上油浸式电压互感器的绕组绝缘及绝缘油；少油断路器灭弧室的并联电容器的电容量及tanδ；套管的主绝缘及电容型套管末屏对地的tanδ与电容量；耦合电容器的tanδ；断路器断口并联电容器的tanδ；同步发电机和调相机整相绕组及单根线棒的tanδ增量等。

基于现有设备及试验条件，作者在教学实践中常常采用小体积电容型套管作为被试品，利用SM6000D型精密介质损耗测量仪，分别对套管做正反两种接线试验，试验结果通常出现反接线试验数据较正接线试验数据大的情况。这是由于正接线测量时测量了套管主电容层的tanδ和电容量，杂散电容影响小；而反接线测量tanδ时不仅测量了主电容层的tanδ，而且也测量瓷套管内外壁、套管下部表面的绝缘状况，杂散电容的影响较大，测量值精确性较差。

试验研究证明，对于绝缘良好的试品，在均可采用正接线和反接线的情况下，测量结果相差不大，而对于内部受潮的套管，则正、反接线的tanδ测量值差异明显。运行经验表明，套管事故往往是从套管内壁受潮开始的，但正接线对瓷质套管的内壁受潮及套管下部油泥脏污等情况反映不灵敏。因此，究竟采用何种接线方式，须根据各地和试品具体情况设计最优接线方案，有时为了准确反映绝缘状况，还必须结合其他试验项目，综合分析判断。

4 结论

（1）一般情况下，正接线测得的tanδ值比反接法测量值偏小或接近。

（2）正接线可以有效减少试品表面对地的杂散电容对介质损耗因数测量值的影响。在试品对地绝缘良好的情况下，现场试验应尽可能采用正接线的测量方式。

（3）若试品在正反两种接线方式下测量值均超过《规程》规定值，或与历年测量值相比均明显增大，还必须结合其他试验项目综合分析判断。

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