电气设备绝缘的检测与诊断-介质损耗因数的测量（高电压技术）

第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断3-1绝缘电阻和吸收比的测量3-2泄漏电流的测量3-3介质损失角正切值的测量3-4局部放电的测量3-5绝缘油实验3-6交流耐压实验3-7直流耐压试验一、试验目的与特点1、介质损耗角正切的概念。3-3介质损失角正切值的测量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二、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。三、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。局部缺陷被掩盖！tgδ如果C4的单位取μf，则在数值上tgδ=C4四、测试设备1、用西林电桥测量tgδ的工作原理西林电桥基于西林电桥微机产品ZX——被试品CN——无损耗标准电容器（真空，约50pf）

R3——可调无感电阻

Z4——无感电阻R4与可调电容C4并联高压臂，在电桥外低压臂，在电桥本体内2、接线方式（1）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）（2）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）3、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4、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10KV（5）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5、减小误差的措施（1）加设屏蔽（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TE2000抗干扰介质损耗全自动测试仪信号输入接地柱电源插座及电源开关高压输出指示灯电流表过流开关高压输出端口可以拖地使用的高压线电力变压器高压侧对低压侧现场试验试品试验方法试验电压高压输出测量端屏蔽接地C1反接法1kV低压线圈地高压线圈外壳C2正接法10kV高压线圈低压线圈外壳C3反接法10kV高压线圈地低压线圈外壳电力变压器介损测试等值电路

电力变压器介损试验接线3C2C1C3C2C1C3C2C1C高压绕组低压绕组高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组（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(a)(b)(c)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的变化情况五、测量结果的分析判断高电压技术—介质损耗角正切值的测量

导言介质损失角正切值tgδ的测量介质损失角正切值tgδ是设备绝缘品质的重要指标，测量tgδ是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。通过测量可以发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试品中的严重局部性缺陷。基本原理-西林电桥1影响测试的主要因素2试验步骤和注意事项4实操演练6目录CONTENTS试验设备及常用接线3试验数据分析判断5介质损失角正切值tgδ的测量了解测量介质损耗因数tgδ的基本原理目标领会介质损耗因数tgδ测量的目的和特点掌握测量介质损耗因数tgδ的接线方法和特点知晓影响tgδ测试结果的因素及注意事项能初步分析判断tgδ的测试结果介质损失角正切值tgδ的测量01基本原理-西林电桥反接法西林电桥是一种交流电桥，配以合适的标准电容器，可在高电压下测量电气设备电容值和tgδ值。桥臂1为被试品；Cx、Rx为被试品的电容和电阻；桥臂2为高压标准电容器；桥臂3、4处在电桥本体内，分别为可调无感电阻和定值无感电阻与可调电容器的并联支路；G为交流检流计。基本原理-西林电桥反接法正接线时，被试品处于高压侧，两端均对地绝缘，此时桥体处于低压侧，操作安全方便，测试误差较小；但不便现场测试。反接线时，被试品一端接地，检流计G及调节元件R3、C4均处于高压端，相对不安全不方便，测试误差较大。但便于现场测试。基本原理-西林电桥02影响测试的主要因素主要因素1.外界电场干扰2.外界磁场干扰3.温度5.被试品电容量4.试验电压6.表面泄漏电流影响测试的主要因素1外界电场的干扰电场干扰的示意图外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。影响测试的主要因素电场干扰时的相量图当干扰结果使的相量端点落在阴影部分的圆弧上时，tgδ值将变为负值，这时电桥在正常接线下已无法达到平衡，只有把C4从桥臂4换接到桥臂3与R3并联（即将倒向开关打到-tgδ的位置），才能使电桥平衡，此时：1外界电场的干扰影响测试的主要因素电场干扰时的相量图为避免干扰，最根本的办法是尽量离开干扰源，或者加电场屏蔽，即用金属屏蔽罩或网将被试品与干扰源隔开，并将屏蔽罩与电桥本体相连，以消除的影响，但在现场中往往难以实现。对于同频率的干扰，还可以采用移相法或倒相法来消除或减小对tgδ的测量误差。1外界电场的干扰影响测试的主要因素电场干扰时的相量图测量时将电源正接和反接各测一次，得到两组测量结果C1、tgδ1和C1、tgδ1，根据这两组数据计算出电容Cx和tgδ。为分析方便，可假定电源的相位不变，而干扰的相位改变180°，这样得到的结果与干扰相位不变电源相位改变180°是完全一致的。1外界电场的干扰影响测试的主要因素用倒相法消除干扰的相量图当干扰不大，即tgδ1与tgδ2相差不大，C1与C2相差不大时：1外界电场的干扰影响测试的主要因素外界磁场干扰主要是测试现场附近有漏磁通较大的设备（电抗器、通信的滤波器等）时，其交变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路而造成的。为了消除磁场干扰，可设法将电桥移到磁场干扰范围以外。若不能做到，则可以改变检流计极性开关进行两次测量，用两次测量的平均值作为测量结果，以减小磁场干扰的影响。2外界磁场的干扰影响测试的主要因素温度对tgδ占有直接影响，影响的程度随材料、结构的不同而异。一般情况下，tgδ是随温度上升而增加的。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tgδ值换算至20℃。应当指出，由于被试品真实的平均温度是很难准确测定的，换算方法也不很准确，故换算后往往有很大误差，因此，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量。3温度的影响影响测试的主要因素4试验电压的影响tgδ与电压的关系曲线良好绝缘的tgδ不随电压的升高而明显增加,当绝缘内部有缺陷时，则tgδ将随试验电压的升高而明显增加。几种典型的情况：1)曲线1是绝缘良好的情况，其tg

几乎不随电压的升高而增加，仅在电压很高时才略有增加。2)曲线2为绝缘老化时的示例，在气隙起始游离之前，tg

比良好绝缘的低，过了起始游离点后则迅速升高，而且起始游离电压也比良好绝缘的低。影响测试的主要因素tgδ与电压的关系曲线3)曲线3为绝缘中存在气隙的示例，在试验电压未达到气体起始游离之前，tg

值稳定，但电压增高气隙游离后，tg

急剧增大，曲线出现转折，当逐步降压后测量时，由于气体放电可能已随时间和电压的增加而增强，故tg

高于升压时相同电压下的值。直至气体放电终止，曲线才又重合，因而形成闭口环路状。4试验电压的影响影响测试的主要因素tgδ与电压的关系曲线4)曲线4是绝缘受潮的情况，在较低电压下，tg

已较大，随电压的升高tg

继续增大，在逐步降压时，由于介质损失的增大已使介质发热温度升高，所以tg

不能与原数值相重合，而以高于升压时的数值下降，形成开口环状曲线。4试验电压的影响影响测试的主要因素5被试品电容量的影响对电容最较小的设备（套管、互感器、耦合电容器等），测量tgδ能有效地发现局部集中性的和整体分布性的缺陷。但对电容量较大的设备（如大、中型发电机、变压器，电力电缆，电力电容器等），测量tgδ只能发现绝缘的整体分布性缺陷，因为局部集中性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极小部分。对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应解体分别测量其各个部分的tgδ值，这样能更有效地发现缺陷。影响测试的主要因素6表面泄漏电流的影响被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部绝缘状况的tgδ值。在被试品的Cx较小时需特别注意。为了消除或减小这种影响，测试前将被试品表面擦干净，必要时可加屏蔽。影响测试的主要因素03介质损耗正切角试验设备变频介质损耗因数测试仪介质损耗正切值的工作环境基本都在变电站内，测试干扰十分严重时，采用变频测量能得到准确可靠的结果。变频介质损耗因数测量仪采用自动变频在干扰频率50Hz两侧（45Hz和55Hz）各测一个点，然后推算50Hz频率下数据。实际上，平均前的两个介损值已十分接近，即使不平均也完全有参考价值。介质损耗正切角试验设备正接法、反接法原理接线图介质损耗正切角试验设备自激法原理接线图C1：上节电容，C2：下节电容，δ：C2分压电容低压端介质损耗正切角试验设备04试验步骤和注意事项1试验步骤a)将被试品断电，先充分放电后有效接地。b)检查电容量及介质损耗测试仪及测试线是否正常，记录设备油温等相应参数，对设备外绝缘及小套管等部位进行清洁，防止脏污等问题影响测试数据；c)根据被试品类型及内部结构选择相应的接线方式。常见设备接线方式：变压器、油浸倒立式电流互感器采用反接法；油浸正立式电流互感器及分压电容采用正接法；CVT采用自激法测量；d)将被试品试验接线并检查确认接线正确，变压器、电流互感器等设备非加压绕组应短路接地。试验步骤和注意事项e)设置试验仪器参数。试验电压应根据加压部位的绝缘水平选取，正常采用10kV，若加压部位为小套管或互感器二次绕组等，应降低电压至2.0-3.0kV；f)试验电压升压至试验电压后读取电容值和介损值，降压至零，然后断开电源；g)将测试数据与初值进行比对，确认无误后对充分放电后拆线，恢复被试设备试验前接线状态，结束试验。若试验数据异常，应排除试验接线，表面脏污等各种影响因素后重新按照以上步骤开展测试，直至确认数据的正确性。1试验步骤试验步骤和注意事项2注意事项a)测试时记录现场温度及空气湿度。b)被试品连同油浸绕组测量温度以上层油温为准，尽量使每次测量的温度相近，且应在变压器上层油温低于50℃时测量，不同温度下的tanδ值应换算到同一温度下进行c)测试完成切断高压电源并对被试品充分放电，在再次升压前，先取下放电棒，防止带接地放电棒升压。d)测试过程中测试设备和被试品外壳必须良好接地。e)测试数据超标时应考虑被试品表面污秽、环境湿度等因素，必要时可对被试品表面进行清洁或干燥处理后重新测量。试验步骤和注意事项05试验数据分析判断1电力变压器介质损耗因数与历年的数值比较不应有显著变化（一般不大于30%），20℃时的tanδ按下表进行判断Um（kV）35及以下66-220220330-50020℃时tanδ0.0150.0080.0080.006试验数据分析判断2高压套管套管测得的tanδ(%)按下表进行综合判断；电容型套管的电容值与出厂值或上一次试验值的差别超出±5%时应查明原因。Um（kV）20-3566-110220-500充油型0.0350.015/油纸电容型0.0100.0100.008充胶型0.0350.020/胶纸电容型0.0300.0150.010胶纸型0.0350.020/试验数据分析判断3电流互感器1）电容量初值差不超过±5%（警示值）2）运行中介质损耗因数tanδ不大于下表的数值要求（注意值）且与历年数据相比不应有显著变化。Um（kV）20-3566-110220330-500油纸电容型/0.010.0080.007充油型0.0350.025//胶纸电容型0.030.025//当电容型电流互感器末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，应测量末屏对地tanδ，其值不大于2%试验数据分析判断4电压互感器1）电磁式电压互感器介质损耗因数tanδ不大于下表数值要求2）电容式电压互感器a）电容量偏差不超过额定值的-5%至+10%。b）介质损耗因数tanδ：≤0.005（油纸绝缘）≤0.002（膜纸复合）温度（℃）51020304035kV及以下0.020.0250.0350.0550.08