介質(zhì)損耗的電能轉(zhuǎn)化成熱能,不但浪費(fèi)了電能,而且還會(huì)使絕緣介質(zhì)發(fā)熱。根據(jù)絕緣介質(zhì)在交流電場(chǎng)中產(chǎn)生損耗機(jī)理的不同可分為三種損耗形式:電導(dǎo)損耗、極化損耗和局部放電損耗。電子極化和原子極化產(chǎn)生的損耗很小可以忽略不計(jì),但是偶極子轉(zhuǎn)向極化和空間電荷極化產(chǎn)生的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電導(dǎo)產(chǎn)生的損耗,而且損耗因極化強(qiáng)度的增大而增大;絕緣介質(zhì)中的氣泡等雜質(zhì)在發(fā)生局部放電的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生電能損耗。由此可知,影響絕緣介質(zhì)損耗的因素有電場(chǎng)頻率、溫度、水份及其他雜質(zhì)。
在交流電場(chǎng)下,絕緣介質(zhì)中的電流不僅有與交流電壓相位相差900的容性電流幾,還有與交流電壓同相位的阻性電流Ir。容性電流Ic不產(chǎn)生損耗,稱為無(wú)功電流,阻性電流人產(chǎn)生損耗,稱為有功電流。用一RC組成的等效阻抗來(lái)表示有介質(zhì)損耗的絕緣介質(zhì),如圖所示。容性電流Ic和阻性電流Ir的存在,使得交流電壓U和總電流I的夾角不再是90°,存在很小的介質(zhì)損耗角δ。介質(zhì)損耗角正切值tanδ,又稱介質(zhì)損耗因數(shù),是指絕緣介質(zhì)有功功率Pr與無(wú)功功率Pc的比值,是特征絕緣介質(zhì)在交流電場(chǎng)中損耗電能的特征參數(shù)。因此,檢測(cè)絕緣的介質(zhì)損耗可以通過(guò)檢測(cè)介質(zhì)損耗角δ來(lái)實(shí)現(xiàn)。
絕緣等效電路和相量圖
介質(zhì)損耗角因數(shù)tanδ | <0.2% | 0.2%-5% | ≥5% |
絕緣狀態(tài)評(píng)估 | 絕緣良好 | 有水樹枝等形成 | 絕緣不良 |
介質(zhì)損耗反映的是電纜整體的絕緣性能,對(duì)個(gè)別較集中的、不會(huì)引起整體tanδ變化的缺陷往往不敏感。目前,常用的介質(zhì)損耗的檢測(cè)方法有電橋法、諧振法和瓦特表法。當(dāng)tanδ很小時(shí),國(guó)內(nèi)有的研究單位直接通過(guò)傳感器取得電壓、電流信號(hào),通過(guò)傅里葉變換,消除高次諧波,獲得基波電流和基波電壓,通過(guò)計(jì)算得出tanδ值。