ZJC-E介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀

1、影響介質(zhì)損耗因數(shù)測量結(jié)果的因素

介質(zhì)損耗因素不僅受到設(shè)備缺陷和電磁場干擾的影響， 還受到溫度、試驗電壓、試品電容的影響。

3.1 溫度的影響

溫度對 tanδ 測量的影響較大，絕大多數(shù)情況下，同一 種被試品的 tanδ 隨著溫度的升高而增大。但由于不同絕緣 介質(zhì)或不同潮濕程度有著不同的隨溫度變化的規(guī)律，一般 無法將某一溫度下測得的介質(zhì)損耗因數(shù)值準確換算至另一 溫度下的數(shù)值，在 20℃至 80℃之間，tanδ 隨著溫度而變 化的經(jīng)驗公式為 tanδ=tanδ0e α（t-t0），但這種溫度換算方法 所得的數(shù)據(jù)也只是近似的。最好在 10℃至 30℃范圍內(nèi)并與 歷史試驗測量時相近的溫度下對設(shè)備進行 tanδ 測量。

3.2 試驗電壓的影響

對絕緣良好的設(shè)備而言，在一定試驗電壓范圍內(nèi)，流 過絕緣介質(zhì)的電流有功和無功分量隨著電壓的增加成比例 增加，因此介質(zhì)損耗因數(shù)不會有明顯變化。但對于絕緣有 缺陷的設(shè)備來說，當電壓上升到介質(zhì)的局部放電起始電壓 以上時，介質(zhì)中夾雜氣泡或雜質(zhì)的部分電場可能很強，會 首先放電，產(chǎn)生附加損耗，使測得的介質(zhì)損耗因數(shù)值增加。 因此在較高電壓下測量 tanδ，可以較為真實地反映出設(shè)備的絕緣狀況，便于及時準確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣存在的缺陷。

3.3 tanδ 與試品電容的關(guān)系

對于如套管、電壓互感器、電流互感器等電容量比較 小的設(shè)備，測量其介質(zhì)損耗因數(shù)可以有效發(fā)現(xiàn)其存在的局 部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但若集中性缺陷的體積 所占被試設(shè)備絕緣體積的比重很小，如大、中型變壓器等 大體積設(shè)備的局部缺陷，其引起的損耗只占總損耗中的極 小部分，則測量其介質(zhì)損耗因數(shù)不能靈敏的反映絕緣缺陷， 應(yīng)盡量進行分解試驗。下面通過公式來解釋這一現(xiàn)象。設(shè) 備絕緣由多種材料、多種部件構(gòu)成，可以看作是由許多并 聯(lián)等值回路組成。

2、介電常數(shù)與耗散因數(shù)間的關(guān)系

介電常數(shù)又稱電容率或相對電容率， 是表征電介質(zhì)或絕緣材料電 性能的一個重要數(shù)據(jù)，常用 ε 表示。  介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng) 電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與最終介質(zhì)中電場比值即為介 電常數(shù)。其表示電介質(zhì)在電場中貯存靜電能的相對能力， 例如一個電 容板中充入介電常數(shù)為 ε 的物質(zhì)后可使其電容變大 ε 倍。介電常數(shù)愈 小絕緣性愈好。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場中， 場的強度會在 電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。介電常數(shù)還用來表示介質(zhì)的極化程度， 宏觀 的介電常數(shù)的大小， 反應(yīng)了微觀的極化現(xiàn)象的強弱。氣體電介質(zhì)的極 化現(xiàn)象比較弱，各種氣體的相對介電常數(shù)都接近1 ，液體、固體的介 電常數(shù)則各不相同，而且介電常數(shù)還與溫度、電源頻率有關(guān)

有些物質(zhì)介電常數(shù)具有復(fù)數(shù)形式， 其實部即為介電常數(shù)， 虛數(shù)部 分常稱為耗散因數(shù)。

通常將耗散因數(shù)與介電常數(shù)之比稱作耗散角正切， 其可表示材料 與微波的耦合能力， 耗散角正切值越大， 材料與微波的耦合能力就越 強。例如當電磁波穿過電解質(zhì)時，波的速度被減小，波長也變短了。

介質(zhì)損耗是指置于交流電場中的介質(zhì)， 以內(nèi)部發(fā)熱的形式表現(xiàn)出 來的能量損耗。介質(zhì)損耗角是指對介質(zhì)施加交流電壓時， 介質(zhì)內(nèi)部流 過的電流相量與電壓向量之間的夾角的余角。介質(zhì)損耗角正切是對電 介質(zhì)施加正弦波電壓時， 外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角 δ  的正切值--tg δ.  其物理意義是：每個周期內(nèi)介質(zhì)損耗的能量//每個

周期內(nèi)介質(zhì)存儲的能量。

介電損耗角正切常用來表征介質(zhì)的介電損耗。介電損耗是指電 介質(zhì)在交變電場中, 由于消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。 原因是電介質(zhì)中含有能導(dǎo)電的載流子,在外加電場作用下,產(chǎn)生導(dǎo)電電 流,消耗掉一部分電能,轉(zhuǎn)為熱能。任何電介質(zhì)在電場作用下都有能量

損耗，包括由電導(dǎo)引起的損耗和由某些極化過程引起的損耗。

用 tg δ作為綜合反應(yīng)介質(zhì)損耗特性優(yōu)劣的指標， 其是一個僅僅取 決于材料本身的損耗特征而與其他因素無關(guān)的物理量， tgδ的增大意 味著介質(zhì)絕緣性能變差， 實踐中通常通過測量 tgδ來判斷設(shè)備絕緣性 能的好壞。

由于介電損耗的作用電解質(zhì)在交變電場作用下將長生熱量， 這些 熱會使電介質(zhì)升溫并可能引起熱擊穿， 因此， 在絕緣技術(shù)中， 特別是 當絕緣材料用于高電場強度或高頻的場合，應(yīng)盡量采用介質(zhì)損耗因 數(shù)， 即電介質(zhì)損耗角正切 tgδ較低的材料。但是， 電介質(zhì)損耗也可用 作一種電加熱手段，即利用高頻電場(一般為0.3--300兆赫茲)對介 電常數(shù)大的材料(如木材、紙張、陶瓷等) 進行加熱。這種加熱由于 熱量產(chǎn)生在介質(zhì)內(nèi)部， 比外部加熱速度更快、熱效率更高， 而且熱均 勻。頻率高于300兆赫時，達到微波波段，即為微波加熱(家用微波 爐即據(jù)此原理)。

在絕緣設(shè)計時， 必須注意材料的 tgδ值。若 tgδ過大則會引起嚴 重發(fā)熱，使絕緣材料加速老化，甚至導(dǎo)致熱擊穿。 

　　一下例舉一些材料的 ε 值：

　　石英-----3.8

　　絕緣陶瓷-----6.0

　　紙------70

　　有機玻璃------2.63

　　PE-------2.3

　　PVC--------3.8

高分子材料的 ε 由主鏈中的鍵的性能和排列決定 

分子結(jié)構(gòu)極性越強， ε 和 tg δ越大。 

非極性材料的極化程度較小， ε 和 tg δ都較小。 

當電介質(zhì)用在不同場合時對介電常數(shù)與耗散因素的大小有不同 的要求。做電容介質(zhì)時 ε 大、 tg δ??；對航空航天材料而言， ε 要小 tg δ要大。

另外要注意材料的極性越強受濕度的影響越明顯。主要原因是高 濕的作用使水分子擴散到高分子的分子之間， 使其極性增強； 同時潮 濕的空氣作用于塑料表面， 幾乎在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)的表面形成一層 水膜， 它具有離子性質(zhì)， 能增加表面電導(dǎo)， 因此使材料的介電常數(shù)和 介質(zhì)損耗角正切 tgδ都隨之增大。故在具體應(yīng)用時應(yīng)注意電介質(zhì)的周 圍環(huán)境。

電介質(zhì)在現(xiàn)代生活中經(jīng)常被用到， 而介電常數(shù)與耗散因素是電介 質(zhì)的兩個重要參數(shù)， 根據(jù)不同的要求， 應(yīng)當選用具有不用介電常數(shù)與 耗散因數(shù)的材料， 以達到最佳的效果。同時還應(yīng)當注意外界因素對介 電常數(shù)與耗散因數(shù)的影響。

3、儀器符合標準

GB/T1409-2006測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法；GB/T1693-2007硫化橡膠介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值的測定方法；ASTM D150-11實心電絕緣材料的交流損耗特性和電容率（介電常數(shù)）的標準試驗方法；GBT5594.4-2015電子元器件結(jié)構(gòu)陶瓷材料性能測試方法；

4、ZJC-E介質(zhì)損耗因數(shù)測量儀型號及參數(shù)