介电常数仪测试介质损耗时的影响因素

LDJD系列介电常数及介质损耗测试仪可以测试材料的介电常数和介质损耗，本篇文章重点介绍下测试介质损耗的影响因素。

LDJD系列介电常数测试仪

介质损耗是指在电压作用下绝缘介质中损耗的有功功率。在交流电压作用下，除泄漏电流引起的损耗外，还有绝缘介质中极化过程随着电压极性的改变而重新向相反方向发展所造成的附加损耗。

无损极化电容效应

绝缘介质的等效电路如图所示，图中三个并联支路的物理意义为：R支路表示绝缘介质中能自由移动的载流子在电压作用下产生电流的效应：C0支路表示加在绝缘两端的电极与绝缘介质共同构成的电容效应，也称无损极化电容效应(所谓无损极化，是指无极分子在电场作用下发生正负电荷中心分离，但这种分离是弹性的，一旦外电场消失，分子正负电荷中心又会重合，因此这种极化不消耗能量)：Ra与Ca串联支路表示介质在外加电场作用下发生有损极化过程的效应(所谓有损极化，主要是指偶极子在外电场作用下发生一致性取向，这种极化是非弹性的，即外电场消失后不会自行恢复，因此有能量消耗，另外，不同介质间的夹层极化也属于有损极化)。在外加直流电压作用下，过渡过程(C0和Ca充电)完毕后，只有Ri有电流通过，这个电流就是泄漏电流，Ri即上面所说的绝缘电阻；但在外加交流电压作用下，情况却有所不同。

绝缘介质等效电路及相量图

绝缘介质的损耗与角频率、电压、等效电容和δ有关。对于给定的绝缘试品，Cp基本上是确定的；而在供配电系统中，U和ω也都基本上是确定的。所以，介质损耗△P的大小就与介质损耗角的正切tanδ成正比，tanδ也因此成为绝缘测试中的一个重要参数。

绝缘材料自身有缺陷或受潮

由于介质损耗本身体现了泄漏电流和有损极化电流的情况，在绝缘受潮和有缺陷时，泄漏电流会增大；而当绝缘介质中有大量气泡、杂质和受潮时，极化损耗电流会加大，于是tanδ的大小就直接与绝缘状况的好坏发生了联系。同时，介质损耗是将电能转化成热能，它会使绝缘介质内部发热，温度升高，从而使泄漏电流和有损极化电流进一步加大，如此恶性循环，可能在绝缘的薄弱处引发击穿。因此，tanδ既反映了绝缘介质本身的状态，又能反映绝缘介质状况从良好向劣化发展的进程。工程上往往要定期对电气设备的tanδ值进行测试通过对历史数据与当前测试值的对比分析，可为判断绝缘介质的性能状况提供重要信息。

由于tanδ是通过绝缘介质的能量损耗来判断其性能状况的，因此，它对判断小体积设备的绝缘老化和大面积受潮等分布性缺陷特别有效，但对于大型设备和多元件串并联形式设备中的局部缺陷，由于其损耗的增加占总损耗的比重很低，在tanδ上就不易被反映，因此我们说tanδ对这类绝缘缺陷不敏感，这是tanδ在应用上的局限。

温度、频率和电压

除了绝缘介质本身的性能状况外,还有一些因素对tanδ的大小有影响。这些因素主要有温度、频率和电压。由于频率和电压在测试时是可以人为选定的，故通常只有温度对tanδ的影响才需要校正。tanδ与温度的关系如图2-13所示，该图只给出了定性的关系，定量关系可查阅相关的手册。

极性介质的损耗与温度的关系

另外，尽管在测试时电压可人为选定，但到底选多大的电压进行测试却有所要求。一般当测试电压升高时，tanδ并不发生明显变化，但当电压超过某一值时，tanδ会急剧上升，这是因为介质中夹杂的气泡或杂质在这个高电压下开始发生游离，从而产生附加损耗。因此，在较高电压下测tanδ值，能检查出绝缘介质中夹杂有气隙或老化分层龟裂等缺陷来。例如对电机绝缘进行试验时，就要测定不同电压时的tanδ，通过比较进行判断。