关于介质损耗的一些基本概念
1、介质损耗
什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。 2、介质损耗角δ
在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。 简称介损角。 3、介质损耗正切值tgδ
又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。介质损耗因数的定义如下:
如果取得试品的电流相量 和电压相量
，则可以得到如下相量图：
总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：
这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。
测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。
测量介损的同时，也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。 4、功率因数cosΦ
功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。功率因数的定义如下:
有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦ 高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。通过比对电流相位差测量tgδ，通过出比电流幅值测量试品电容量。因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。接线也十分烦琐。 国内常见高压电容电桥有： 型 号 生产厂家 性 能 西林电桥，手动调节，介损相对误差0.5%，试验室使用。其改2801 Haefely 进型为2809A。 电流比较仪电桥，手动调节，介损相对误差0.5%±0.00005，QS30 上海沪光厂 试验室使用。 QS1 上海电表厂 支持正反接线，移相或到相抗干扰。 西林电桥，手动调节，介损相对误差10%±0.003，现场测量用。自动调节，红外线遥控，介损相对误差0.2%±0.00005，现场AI-6000分体型 泛华电子 或试验室用。支持正反接线，移相或倒相抗干扰。配合变频电源可变频抗干扰。 6、高压介质损耗测量仪 简称介损仪，是指采用电桥原理，应用数字测量技术，对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。 AI-6000利用变频抗干扰原理，采用傅立叶变化数字波形分析技术，对标准电流和试品电流进行计算，抑制干扰能力强，测量结果准确稳定。国内常见高压介质损耗测量仪有： 型 号 生产厂家 性 能 2816 Haefely 高压输出12kV/200mA,介损误差1％±0.0001(抗干扰方式、指标不祥，估计是移相),正反接线方式，C / L / R测量，总重量104kg。 高压输出10kV/300mA,介损误差1％±0.0004(变频抗干扰，20倍）,M4000 DOBLE 正反接线方式，C / L / R测量，笔记本＋WINDOWS，45～70Hz，重量66kg。 10kV/200mA，介损误差1％±0.0004，变频法45～65Hz，抗干扰2：AI-6000 泛华电子 测量，模拟西林电桥和电流比较仪电桥，试验室介损精度达到精密电桥标准，29kg。 7、外施 1，正、反（含高、低压侧屏蔽）接线方式，CVT自激法，C / L / R 使用外部高压试验电源和标准电容器进行试验，对介损仪的示值按一定的比例关系进行计算得到测量结果的方法。8、内施 使用介损仪内附高压电源和标准器进行试验，直接得到测量结果的方法。9、正接线 用于测量不接地试品的方法，测量时介损仪测量回路处于地电位。10、反接线 用于测量接地试品的方法，测量时介损仪测量回路处于高电位，他与外壳之间承受全部试验电压。11、常用介损仪的分类 现常用介损仪有西林型和M型两种，QS1和AI-6000为西林型。 12、常用抗干扰方法 在介质损耗测量中常见抗干扰方法有三种： 倒相法、移相法和变频法。AI-6000采用变频法抗干扰，同时支持倒相法测量。 13、准确度的表示方法 tgδ：±（1%D+0.0004） Cx： ±（1%C+1pF） +前表示为相对误差，+后表示为绝对误差。相对误差小表示仪器的量程线性度好，绝对误差小表示仪器的误差起点低。校验时读数与标准值的差应小于以上准确度，否则就是超差。 14、抗干扰指标 抗干扰指标为满足仪器准确度的前提下，干扰电流与试验电流的最大比例，比例越大，抗干扰性能越好。AI-6000在200%干扰（即I干扰 / I试品≤2）下仍能达到上述准确度。 介损与频率的关系及变频测量原理 （泛华电子） 1、变频测量原理 干扰十分严重时，变频测量能得到准确可靠的结果。例如用55Hz测量时，测量系统只允许55Hz信号通过，50Hz干扰信号被有效抑制，原因在于测量系统很容易区别不同频率，由下述简单计算可以说明选频测量的效果： 两个频率相差1倍的正弦波叠加到一起，高频的是干扰，幅度为低频的10倍： Y=1.234sin(x+5.678°)+12.34sin(2x+87.65°) 在x=0/90/180/270°得到4个测量值Y0=12.4517，Y1= -11.1017，Y2=12.2075，Y3= -13.5576，计算A=Y1 - Y3=2.4559，B=Y0 - Y2=0.2442，则： 这刚好是低频部分的相位和幅度，干扰被抑制。实际波形的测量点多达数万，计算量很大，结果反映了波形的整体特征。 2、频率和介损的关系 任何有介损的电容器都可以模拟成RC串联和并联两种理想模型： (1) 并联模型 认为损耗是与电容并连的电阻产生的。这种情况RC两端电压相等： 有功功率 ， 无功功率 ， 并联模型 因此 其中ω＝2πf，f为电源频率。可见，如果用真正用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频率成反比。当R=∞时，没有有功功率，介损为0。 这种方法常用于试验室模拟10％以上的大介损，或用于制做标准介损器。 (2) 串联模型 认为损耗是与电容串连的电阻产生的。这种情况电路的电流相等： 有功功率 ， 无功功率 ， 串联模型 因此 由上分析可知，串联模型tgδ=2πfRC，并联模型tgδ=1/(2πfRC)，R和C基本不变，f是变化量。把45Hz、50Hz、55Hz分别代入公式，可看到tgδ分别随频率f成正比和反比。如下图所示，f对完全正比和完全反比两种模型影响较大。但实际电容器是 多种模型交织的混合模型，此时f的影响就小。