介質損耗因數(dielectriclossfactor)指的是衡量介質損耗程度的參數。介質損耗(dielectricloss)指的是絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。
1、介質損耗
什么是介質損耗:絕緣材料在電場作用下,由于介質電導和介質極化的滯后效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。
2、介質損耗角δ
在交變電場作用下,電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數角Φ)的余角(δ)。簡稱介損角。
介質損耗因數詳細介紹
1、介質損耗正切值tgδ
介質損耗因數圖冊又稱介質損耗因數,是指介質損耗角正切值,簡稱介損角正切。介質損耗因數的定義如下:
如果取得試品的電流相量和電壓相量:總電流可以分解為電容電流Ic和電阻電流IR合成,因此:這正是損失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此現在的數字化儀器從本質上講,是通過測量δ或者Φ得到介損因數。測量介損對判斷電氣設備的絕緣狀況是一種傳統的、十分有效的方法。絕緣能力的下降直接反映為介損增大。進一步就可以分析絕緣下降的原因,如:絕緣受潮、絕緣油受污染、老化變質等等。測量介損的同時,也能得到試品的電容量。如果多個電容屏中的一個或幾個發生短路、斷路,電容量就有明顯的變化,因此電容量也是一個重要參數。
2、功率因數cosΦ功率因數是功率因數角Φ的余弦值,意義為被測試品的總視在功率S中有功功率P所占的比重。
功率因數的定義如下:有的介損測試儀習慣顯示功率因數(PF:cosΦ),而不是介質損耗因數(DF:tgδ)。一般cosΦ《tgδ,在損耗很小時這兩個數值非常接近。
3、高壓電容電橋高壓電容電橋的標準通道輸入標準電容器的電流、試品通道輸入試品電流。通過比對電流相位差測量tgδ,通過出比電流幅值測量試品電容量。因此用電橋測量介損還需要攜帶標準電容器、升壓PT和調壓器。接線也十分煩瑣。
水輪發電機定子線棒介質損耗因數合成計算的研究圖冊4、高壓介質損耗測量儀簡稱介損儀,是指采用電橋原理,應用數字測量技術,對介質損耗角正切值和電容量進行自動測量的一種新型儀器。一般包含高壓電橋、高壓試驗電源和高壓標準電容器三部分。AI-6000利用變頻抗干擾原理,采用傅立葉變化數字波形分析技術,對標準電流和試品電流進行計算,抑制干擾能力強,測量結果準確穩定。5、外施使用外部高壓試驗電源和標準電容器進行試驗,對介損儀的示值按一定的比例關系進行計算得到測量結果的方法。
6、內施使用介損儀內附高壓電源和標準器進行試驗,直接得到測量結果的方法。
7、正接線用于測量不接地試品的方法,測量時介損儀測量回路處于地電位。
8、反接線用于測量接地試品的方法,測量時介損儀測量回路處于高電位,他與外殼之間承受全部試驗電壓。
9、常用介損儀的分類現常用介損儀有西林型和M型兩種,QS1和AI-6000為西林型。
10、常用抗干擾方法在介質損耗測量中常見抗干擾方法有三種:倒相法、移相法和變頻法。AI-6000采用變頻法抗干擾,同時支持倒相法測量。
11、準確度的表示方法tgδ:±(1%D+0.0004)Cx:±(1%C+1pF)+前表示為相對誤差,+后表示為絕對誤差。相對誤差小表示儀器的量程線性度好,絕對誤差小表示儀器的誤差起點低。校驗時讀數與標準值的差應小于以上準確度,否則就是超差。
12、抗干擾指標抗干擾指標為滿足儀器準確度的前提下,干擾電流與試驗電流的最大比例,比例越大,抗干擾性能越好。AI-6000在200%干擾(即I干擾/I試品≤2)下仍能達到上述準確度。
3、介質損耗計算公式
電介質在恒定電場作用下,介質損耗的功率為
W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd
定義單位體積的介質損耗為介質損耗率為
ω=σE2
在交變電場作用下,電位移D與電場強度E均變為復數矢量,此時介電常數也變成復數,其虛部就表示了電介質中能量損耗的大小。
D,E,J之間的相位關系圖
如圖所示,從電路觀點來看,電介質中的電流密度為
J=dD/dt=d(εE)/dt=Jτ+iJe
式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度,導致能量損耗;Je,相比較E超前90°,稱為無功電流密度。
定義
tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ
式中,δ稱為損耗角,tanδ稱為損耗角正切值。
損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小,是電介質作為絕緣材料使用時的重要評價參數。為了減少介質損耗,希望材料具有較小的介電常數和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數Q=(tanδ)-1在高頻絕緣應用條件下稱為電介質的品質因素,希望它的值要高。
tanδ被稱為介質損耗角的正切,它是交流電壓下電介質中的有功分量和無功分量的比值,是一個無量綱的數,反應的是電介質內單位體積中能量損耗的大小。
介質損耗
介質損耗與外施電壓、電源頻率、介質電容C和介質損耗因數tanδ成正比。但是用介質損耗P表示介質品質的優劣是不方便的,因為,P值和試驗電壓、介質尺寸(形狀、大小、厚度等)等因素有關,不同設備間難以互相比較,因此也不能準確的反映電介質的絕緣狀況。而當外加電壓、頻率一定時,介質損耗僅與介質的等值電容和介質損耗因數有關,對于一定結構及形成的電介質,等值電容是定值,因此tanδ就完全反映了介質損耗情況,可以用來評價高壓電力設備的絕緣水平,它是僅取決于材料的特性而與材料尺寸無關的物理量。所以,在工程上選用介質損耗角的正切tanδ的值來判斷介質的品質,表征電介質的損耗大小。
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