介质损耗因数负值分析

【摘要】在对现场设备进行tanδ测量时，由于受到众多因素干扰，导致设备在试验中出现的过程中出现数据负值、不稳定等状况。因此，文章通过指出试验回路中如存在接触不良、电磁干扰等均可导致tanδ测量结果出现负值进行分析，并通过实际的试验测量提出了解决tanδ为负值的一些措施。

【关键词】绝缘；试验；介质损耗；负值

在设备介质损耗试验中，作为电气绝缘中的重要参数，介质损耗因数准确测量直接关系到对设备绝缘状况的评价。由于受到各种因素的影响，介质损耗测量的实际结果与真实值会存在一定程度的偏离。因此，导致试验设备中的试验数据在某些情况下出现负值，影响其有效性。

1、tanδ出现负值

介质损耗因数（tanδ）是电气绝缘的一个重要参数，测量的准确度对评价设备的绝缘状况十分重要。现场试验中，因其他因素，tanδ的测量结果会偏离真实值，影响了该项试验的实效性。如：在无损耗标准电容器的电流N大于电压90°时，该电流与试品电容电流之间的夹角为：介质损耗角δ，δ=0°。当试验存在δ时，试品电容电流受到电压相位有功电流分量的影响降低于无损耗标准电容器电流的角度，那么出现正值；在受到某种因素影响下，电容电流与电压之间相位差如果超过90°，那么电流有功分量与电压出现两个相反的方向，tanδ出现负值。对于绝缘介质来说，tanδ为负值是没有意义的，应尽可能找出原因并将其消除。

2、tanδ为负值的原因

导致设备tanδ出现负值的因素有许多种：例如：外部对电流的干扰、测量仪器接地不良和仪器中标准电容介质损耗大、电压互感器接地铁芯和底座接地不良以及电磁单元等影响。

2.1 外部干扰电流的影响。在进行设备介损试验时，外部干扰电流一旦投影在电压相量上，并与电压同方向时，介质损耗因数tanδ也将随着介质损耗角δ的增大而增大；相反，如果投影的方向与电压方向相反的时候，那么随着介质损耗角δ的缩小而出现负值。此种现象易发生在潮湿天气或较高静电影响的环境中。

2.2 标准电容器介质损耗过大和测量仪器接地不良。如图2所示，图中CX为一、二次绕组介质损耗的等值电容；C10、C20分别为一、二次绕组对地电容；R0为仪器接地不良时的接触电阻。将CX、C10、C20组成的△连接转换为Y连接后的等值电路图见图3。

正常情况下，试品电流滞后于标准电容电流N，如果标准电容器损耗过大，N超前电压的角度就会小于90°，使δ变小，导致tanδ的测量结果偏小甚至为负值。由于标准电容器的介质损耗通常都很小，所以由于标准电容器介损偏大造成试品tanδ为负值的可能性较小。

2.3 电压互感器接地铁芯和底座接触不良。对一、二次绕组介损损耗进行测量时，将采用正接法来测量。测量过程中，如果铁芯接地不良，接地电路与测量仪器接地时两者间的等值电路图相类似，唯一不同的地方为接地点。而底座接地不良时，铁芯和底座接地等值电路相类似，底座被铁芯替代，电容屏对地座分布电容以及末屏对底座的电容为C10、C20如图4。

2.4 受电磁单元因素的影响。在采用正接法进行测量时，介质损耗因数的测量结果直接受到电磁单元及铁芯损耗的影响。在实际测量的时候，由于利用分布电容在一、二次绕组上所产生铁芯的介质损耗较小，因此，测量结果也受铁芯损耗影响。设备介质损耗试验出现负值主要是由流入测量仪器中的电流大于设备试品的电流。

在设备介质损耗试验时，介质损耗测试具有较高灵敏度要求，极容易被外界电场所干扰。目前，尽管抗干扰的方法很多，但是一旦干扰度很强，那么就会存在较大偏差。

3、消除负tanδ的一些措施

3.1 利用采用电源倒相法和变频法测量时，将电源正反两次测试结果分析处理来排除外部干扰或采集不同频率的信号，通过信号滤波对工频信号进行衰减，以达到排除外部干扰。

3.2 测试时测量仪器的接地端直接接在被试品的金属底座上，并保证接触良好。同时，还有确保试品的干净和干燥，避免周围设有铁架或木梯影响等分布阻抗的物体，但不宜采用屏蔽环来消除表面泄漏的影响。

3.3 对于变压器类设备，包括电压互感器、电流互感器等，条件允许时尽可能将非被试绕组短接，以减小电感和铁心损耗的影响。同时，还要使试验引线与被试品的夹角达到90°，避免引线和试品两者之间分布电容带来的影响。

4、结语

总而言之，目前当设备介质损耗出现负值时，随着电压的升高，介质损耗角偏差减少时，由于试品等值串联电容中有另一个支路的电流流入接地，使电流与电压之间角成90°，导致设备介质损耗出现负值。尽管目前针对设备介质损耗出现负值的问题已经有了一定的了解，但是，在实际设备介质损耗试验时，依然无法直接解决更多出现的问题。因此，为了使介质损耗测量更加准确，只有通过不断地吸取试验经验和寻找解决方法来实现。

参考文献：

[1]覃汉敏测量LCWD2-110型互感器和电容式套管介损时出现负值原因的分析[J].高压电气，2004，40（2）：144+147.

作者简介：杨志超（1987-）男，内蒙古赤峰人，本科，大唐新能源试验研究院试验研究所，助理工程师。研究方向：介质损耗。