用西林電橋測量絕緣的tanδ試驗

一、試驗目的和意義

在電壓的作用下，電介質中產生的損耗稱為介質損耗。如果介質損耗很多，會使電介質溫度升高，促使絕緣材料老化。如果電介質溫度不斷上升，將會把電介質熔化、燒焦，使其喪失絕緣能力，最終被擊穿。因此，介質損耗是反映絕緣介質電性能優質程度的一項重要指標。

介質損耗與外加電壓、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，對于一定結構及形狀的電介質，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失角的正切值tanδ來判斷介質的品質，表征電介質的損耗大小。

通過測量介質損失角的正切值tanδ可以反映出一系列的絕緣缺陷，如絕緣受潮、劣化變質或間隙放電等。測量電介質的tanδ值，便于定量分析絕緣材料的損耗特性，有利于絕緣材料的分析研究和結構設計。

二、試驗原理和操作

絕緣的介質損失角正切值tanδ可以用來反映介質損耗的大小。從介質損耗這一角度看，要求其tanδ值越小越好。當絕緣受潮、老化時，通過電阻的有功電流IR將增大，測量tanδ可以反映出整個絕緣的分布性缺陷。西林電橋是測量電氣設備絕緣的tanδ和電容量CX的專用儀器，是一種靈敏、準確度較高的平衡交流電橋，工作電壓為10kV。如下圖，西林電橋有正、反接線和對角線三種接線方式，一般采用正、反兩種接線方式。正接線適用于被試品兩端都不接地的場合；反接線適用于現場設備一端已固定，接地無法打開的場合。

如上圖，CN為無損耗標準電容器；ZX為被試品(ZX由CX、RX并聯組成)；R4為無感固定電阻；C4為可變電容箱；R3為十進電阻箱。R3和Z4處于高電位，為確保試驗安全，在R3、C4上裝有絕緣桿，試驗人員應站在絕緣墊上。

調節R3、C4至電橋平衡，檢流計G無電流通過，此時存在下列關系：

UCA=UCB；UAD=UBD(大小相等、相位相同)；UAB=0

且有UCA/UAD=UCB/UBD

當電橋平衡時，各橋臂電壓之比應為各橋臂阻抗之比，即：

ZX/Z3=ZN/Z4；ZXZ4=ZNZ3

將等號兩邊的虛實部分分別相等，可以得到：

CX=(R4/R3)CN

tanδ=ωC4R4

一般電橋的頻率為50Hz，ω=2π50=314(rad/s)

取電阻R4=3184(Ω)=104/π(Ω)，則

tanδ=106C4

C4常選用微法級電容，故從電橋中讀出的C4(μF)值即為被試品的tanδ值(%)，而電容CN=50pF，R4=3184Ω,故CX=159200/R3(pF)。

當被試品電容值大于3000pF時，應在橋臂上加入100Ω的分流電阻，分為98.8Ω和1.2Ω兩部分，1.2Ω為微調電阻器(見下圖)。

此時可用下式求得CX和tanδ。

CX=159200(100+R3)/n(R3+ρ)

tanδ=[(100-n-ρ)/(R3+ρ)]ΩCNR4≈C4(可直接讀取)

式中n為分流電阻，其值由抽頭的位置決定；ρ為微調滑線電阻，其值在0~1.2Ω之間。

三、對試驗結果的判斷和分析

1、tanδ值的判斷

對照《預防性試驗規程》要求，不應超過規定值。若有超出，應查明原因，必要時對被試品進行分解試驗。

2、試驗數值的相互比較

將所測得的tanδ值與歷次測得的數據、與同一設備各相間、與其他同類型設備相互比較，差異明顯增大時，應加以重視。

3、測試tanδ對電壓的關系曲線

對良好的絕緣，tanδ不隨電壓的變化而變化；對不良的絕緣，tanδ將隨電壓上升。

4、應充分考慮溫度的影響

在進行比較時，應在相同溫度的基礎上進行。