電壓作用下電介質中產生的一切損耗稱為介質損耗或介質損失。如果介質損耗很大，會使電介質溫度升高，促使材料發生老化，如果介質溫度不斷上升，甚至會把電介質融化、燒焦，喪失絕緣能力，導致熱擊穿，因此，電介質損耗的大小是衡量絕緣介質電性能的一項重要指標。然而不同設備由于運行電壓、結構尺寸等不同，不能通過介質損耗的大小來衡量對比設備好壞。因此引入了介質損耗因數tgδ（又稱介質損失角正切值）的概念。

介質損耗因數的定義是：介質損耗因數tgδ只與材料特性有關，與材料的尺寸、體積無關，便于不同設備之間進行比較。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『測量介質損耗因素的意義』測量介質損耗因素的意義

等效模型：

當對一絕緣介質施加交流電壓時，介質上將流過電容電流I1、吸收電流I2和電導電流I3，如圖所示。其中反映吸收過程的吸收電流，又可分解為有功分量和無功分量兩部分。電容電流和反映吸收過程的無功分量是不消耗能量的，只有電導電流和吸收電流中的有功分量才消耗能量。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『測量介質損耗因素的意義』測量介質損耗因素的意義

為了討論問題方便，可進一步將等值電路簡化為由純電容和純電阻組成的并聯和串聯電路。

并聯模型串聯模型COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『測量介質損耗因素的意義』測量介質損耗因素的意義

測量介質損耗因數tgδ判斷電氣設備的絕緣狀況是一種傳統的、十分有效的方法。它能反映出絕緣的一系列缺陷，如絕緣受潮，油或浸漬物臟污或劣化變質，絕緣中有氣隙發生放電等。這時流過絕緣的電流中有功分量IRX增大了，tgδ也加大。按照電力設備預防性試驗規程的規定，對多種電力設備（如電力變壓器、發電機組、高壓開關、電壓電流互感器、套管、耦合電容等）都需要做介質損耗因素（tgδ）的測量。所以tgδ試驗是一項必不可少而且非常有效的試驗。能較靈敏地反映出設備絕緣情況，發現設備缺陷。

COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『測量介質損耗因素的意義』測量介質損耗因素的意義tgδ試驗與發現缺陷的關系

對絕緣的分布性缺陷反映很靈敏。介質損耗因素試驗所測定的是整體的tgδ值，能對絕緣的整體受潮、劣化變質等分布性缺陷產生直接的，明顯的反映。因此，電氣設備交接和預防性試驗中，介質損耗因素（tgδ）項目已得到廣泛的應用。

對大體積絕緣的集中性缺陷反映不靈敏，試品的體積越大，就越不靈敏。因此，對大容量的變壓器、整個發電機繞組以及較長的電力電纜進行tgδ試驗時，只能發現它們的分布性缺陷，而不容易發現可能存在的集中性缺陷。

對小體積絕緣的集中性缺陷和可以分解成部件的試品，tgδ試驗仍然有一定的效果。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『測量介質損耗因素的意義』測量介質損耗因素的意義

西林電橋（如QS1）COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理

電流比較儀電橋（如QS30）

數字型高壓介損測試儀（目前廣泛使用的介損儀）介質損耗測量電橋分類COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理西林電橋BR16高壓標準電容器QS1高壓電容電橋

QS1電橋是80年代以前廣泛使用的現場介損測試儀器。試驗時需配備外部標準電容器（如BR16型標準電容器），以及10kV升壓器及電源控制箱。需要調節平衡，結果需要換算，使用不太方便。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理西林電橋工作原理高壓西林電橋是由：交流阻抗器、轉換開關、檢流計、高壓標準電容器等組成。調節R3、C4使電橋平衡，此時a、b兩點電壓幅值相位完全相等，即R3、C4兩端電壓相等。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理西林電橋工作原理電橋平衡時：其中：代入化簡后得到：COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理西林電橋工作原理按復數相等實部、虛部分別相等的規定可得到：按并聯模型介損定義：由于R4是固定的3184Ω，頻率是50Hz、C4單位為μF時，tgδ=C4，因此可以直接在C4刻度盤上讀出介損測量值。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理西林電橋工作原理按復數方程中虛部相等可得到：由于tgδ很小，所以可以寫成：總結：現場使用QS1電橋時，需要先將升壓裝置，標準電容器和電橋等進行連線，然后調節R3和C4，使得檢流計指示為零。這時電橋平衡。讀得C4值即為tgδ值，R3值經過計算可得出被試品電容值。現場操作使用比較麻煩，抗干擾能力差，已經不能滿足當前電氣試驗工作的需要。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理電流比較儀電橋工作原理電流比較儀電橋的工作原理是采用安匝平衡的原理。平衡過程見右圖，當交流電源加在試品、標準電容器和電橋及地之間，在試品上產生一個電流Ix，在標準電容器上也產生一個電流In，當兩個電流流過Wx、Wn時，由于Ix、In兩個電流的相位、幅值不相同，使Wd有電流Id產生，通過調整Wx、Wn、C、R使IxWx、InWn幅值相同，相位相反。這時Id等于0，平衡指示器指向零，表示電橋平衡。特點測量精度高，適合實驗室高精度測量COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理數字式介損測試儀工作原理數字式介損測試儀基本測量原理是基于傳統西林電橋的原理基礎上，測量系統通過標準側R4和被試側R3分別將流過標準電容器和被試品的電流信號進行高速同步采樣，經模數（A/D）轉換裝置測量得到兩組信號波形數據，再經計算處理中心分析，分別得出標準側和被試側正弦信號的幅值、相位關系，從而計算出被試品的電容量及介損值。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理數字高壓介損測試儀工作原理智能型電橋的測量回路還是一個橋體。R3、R4兩端的電壓經過A/D采樣送到計算機，求得:試品阻抗：進一步計算可得：介損值可通過測量Ux與Un之間的相位計算得出tgδ值。測量相位的方法有很多種，如過零比較法，波形分析法（FFT變換）等等，也可采用測量有功分量和無功分量的方法來求得tgδ值。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理數字高壓介損測試儀工作原理特點：測量系統一體化，接線簡單無機械調節部件，不受人為因素影響便于實現各種抗干擾模式，數據準確可靠只需簡單的設置（如試驗電壓、接線方式），就可以實現全自動測量COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）原理』介質損耗因數（tgδ）試驗儀器及測量原理數字高壓介損測試儀工作原理

顯示控制單元人機界面，控制儀器的測量過程可程控的電子調壓10kV高壓電源產生測量用的高壓電源一般可以從0.5kV-10kV連續平緩升壓測量部分完成對標準回路和被試回路電流信號實時同步采樣，由計算機分析計算出tgδ及電容量。內部組成COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式正接線UST試品不接地，橋體E端接地，在需要屏蔽的場合，E端也可用于屏蔽。此時橋體處于地電位，R3、C4可安全調節。各種介損測試儀器正接線接線方法基本一致。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式反接線GST這是一種標準反接線接法，在試品接地，橋體U端接地，E端為高壓端，在需要屏蔽的場合，E端也可用于屏蔽。此時橋體處于高電位，R3、C4需通過絕緣桿調節。這種方式橋體處于高電位，儀器內部高低壓之間需要做好絕緣防護措施。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式側接線這是一種采用側接線代替反接線的接法，在試品一端接地（a點），E端為屏蔽端，U端為高壓端。此時橋體處于低電位，R3、C4可以安全調節。這種方式高壓電源、高壓線對地電容都將經過R3回路與真正的試品電流混雜到一起，極易受到干擾。為提高精度，需要雙層屏蔽，消除內部和外部干擾。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式高壓電流隔離反接線使橋體處于地電位，又能克服側接線易受干擾的缺陷的另一個方法就是使用高壓隔離電流傳感器（如采用光纖、電磁隔離）。采用高精度高壓傳感器，將高壓側采集的信號傳遞到低壓側進行分析，使得測量單元始終處于低電位，既保證了準確性，又保證了安全。此方法電流傳感器的精度會給測量帶來一定附加誤差。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式自激法測量CVT對于電容式電壓互感器的分壓單元，由于C1和C2連接處是封閉的，不能直接采用正接線測試，如果測量C1和C2的串聯值。由于與中間變壓器對地電容跟C1和C2形成“T形網絡”，如果中間變壓器介損較大，可能出現負值。因此應采用自激磁法進行測試。采用自激磁法測試C1原理如右圖：COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式自激法測量CVT測量C1時，C2與標準電容CN串聯，由于C2>>CN,串聯后標準臂電容≈CN，介損也取決于CN可看作零。通過二次繞組加壓在中間變壓器一次側感應出高壓施加于試品上進行測量。由于二次繞組容量及電容尾端絕緣水平限制，施加電壓不能超過3000V。一般采用2500V測量。測量C2原理與測量C1時相同。如有圖所示。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介質損耗因數（tgδ）測量方式』介質損耗因數（tgδ）測量方式自激法測量CVT由于C1較C2電容量要小，所以測量C2時，C1與Cn串聯等效的誤差就比較大。為了減小這種測量誤差，我們在測量C2的時候，以C1作為電橋的標準電容器，這樣可測得C2相對C1的容量比及相對介損值，由于第一次已經將C1的介損及電容量測出，通過C1就可以推算出C2的值。另外用于串聯C1與標準電容器的導線對地電容與C1、Cn形成了T型網絡，對測量精度有影響。為了減小這種影響，一般可以采用將導線懸空減小對地電容的辦法，目前有些儀器已經加了補償算法。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『抗干擾方法』抗干擾方法干擾源介損測量受到的主要干擾是感應電場產生的工頻電流。無論何種測量方式，它都會進入橋體：COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『抗干擾方法』抗干擾方法倒向法測量一次介損，然后將試驗電源倒相180度再測量一次，取平均值。倒相法是抗干擾最簡單的方法，也是效果最差的方法。因為兩次測量之間干擾電流或試品電流的幅度會發生波動，會引起明顯誤差。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『抗干擾方法』抗干擾方法移相法另一種工頻抗干擾方法是采用大功率移相電源，調整試驗高壓的相位，使試品電流與干擾電流方向相同或相反，這樣干擾電流影響減小，再配合倒相測量，能大大提高測量精度。再一種方法是采用小功率調幅調相信號源，從R3橋臂上抵消干擾電流（干擾抵償法），再配合倒相測量，能大大提高測量精度。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『抗干擾方法』抗干擾方法變頻法干擾十分嚴重時，變頻測量能顯示更強的抗干擾能力。例如用55Hz測量時，測量系統采用了數字濾波技術，只允許55Hz信號通過，50Hz干擾信號被有效抑制。變頻測量時，儀器對流過標準電容的電流In和被試品的電流Ix進行實時同步采樣。得到兩組包含有干擾及信號源的混合信號，儀器再運用快速傅立葉變換算法，將混合信號中信號源的信號（如55Hz信號）與干擾源（如50Hz信號）信號分離。這樣就很容易把我們關心的信號源信號分離出來。達到了抗干擾的目的。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『抗干擾方法』抗干擾方法變頻法由于介損值與試驗頻率有關，為了更好地與50Hz下的介損值等效，通常儀器分別的50Hz±5Hz進行兩次測量，再取平均值得到等效50Hz的介損值。為了使試驗頻率更接近50Hz，有時也采用50Hz±2.5Hz進行測量。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介損測試儀現場使用注意事項』影響tgδ的因素TextinhereTextinhere

介質損耗因素不僅受到設備缺陷和電磁場干擾的影響，還受到溫度、電壓、頻率等的影響。1、溫度的影響tgδ與溫度的關系，隨著介質的組成成分和結構的不同而有顯著差異。一般不能將某一溫度下所測的tgδ準確換算至另一溫度下的數值，因為不同絕緣介質或不同潮濕程度，各有不同的隨溫度變化的規律。目前一些溫度換算方法所得的數據也只是近似的。因此，tgδ測量工作最好在10～30℃范圍內并與前次測量時相近的溫度下進行，且符合《規程》的規定：“進行絕緣試驗時，被試品溫度不應低于+5℃，戶外試驗應在良好的天氣進行，且空氣相對濕度一般不高于80%。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介損測試儀現場使用注意事項』影響tgδ的因素TextinhereTextinhere2、頻率的影響

當頻率為零時，tgδ亦為零。在一定的頻率范圍內，tgδ隨著頻率的增加而增加。這是由于介質極化的時間與交流半周期時間相等時，產生的介質損耗最大。若頻率再增高時，則因時間太快，極化不完全（偶極子來不及排列），介質損耗將隨著頻率的增加而減少。由于電氣設備均處在50Hz的工作頻率下，所以tgδ試驗所采用的電源也應滿足工頻范圍（通常為45～65Hz）。在異頻下測量時應考慮頻率對介損的影響。COPYRIGHT(C)WWW.SCEEC.COMALLRIGHTSRESERVED.『介損測試儀現場使用注意事項』影響tgδ的因素TextinhereTextinhere3、電壓的影響

當外加電壓升高時，tgδ與電壓無直接的關系，只有在電壓上升到某一數值，即達到介質的局部放電起始電壓以上時，tgδ才急劇增加。因為在一定的交變電壓作用下，介質中局部（夾雜的氣泡或雜質）電場可能很強，從而首先放電，產生附加損耗，使tgδ隨著電壓的升高而增加。也有一部分試品在電壓升至一定值時介損值出現下降的情況。因此在較高電壓下（設備額定工作電壓下）測量tg