介质损耗测量原理与方法详解

介质损耗测量原理与方法详解

介质损耗的测量是评估电气设备中绝缘材料性能的重要手段。以下是对测量介质损耗的原理和一些常见方法的详细解释：

一、测量介质损耗的原理

介质损耗是指绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。当电介质上施加交流电压时，电介质中的电压和电流间存在相角差，该相角差的余角称为介质损耗角，其正切值（tgδ）即为介质损耗角正切，用于衡量电介质的损耗程度。通过测量介质损耗因数（即介质损耗角正切值tgδ），可以判断设备绝缘性能的好坏。

二、测量介质损耗的常见方法

传统方法

• 电桥法：通过比较被测介质与标准介质的损耗来测量介质损耗。但这种方法操作繁琐，且测量精度较低，现已逐渐被淘汰。
• 谐振法：利用谐振原理，通过测量谐振频率和品质因数来计算介质损耗。但这种方法同样存在测量精度不高的问题。
• 伏安法：通过测量被测介质两端的电压和流过的电流来计算介质损耗。但这种方法容易受到谐波干扰和电源波动的影响。

现代方法

• 矢量法：利用电压向量和电流向量求出tgδ值。其中，基波相位分离法通过消除高次谐波分量，分离出基波，再通过微机采样和数据处理计算出tgδ值。自由向量法则依据电压信号与电流信号之间的相对位置和各自模的大小不变的原理来计算tgδ值。矢量法具有较高的测量精度，但需要使用高位数的A/D变换器才能获得更好的效果。
• 谐波分析法：利用数字频谱分析的方法对采样的试品电压、电流信号进行分析，提取出其基波分量，进而通过相位比较求出其介质损耗角δ及tgδ值。这种方法具有较好的抗干扰性和测量精度，但系统频率波动会影响到测量结果的准确度。
• 过零点电压比较法：测量两个正弦波在过零点附近的电压差，并由电压差来计算相位差和介质损耗角正切。这种方法对过零点的检测精确度没有很高的要求，比较适合用于现场在线监测。但该方法对所测量的正弦波波形要求较高，两正弦波的幅值、谐波分量、谐波相位、频率及频率的动态偏移等都需要相等或相近。
• 过零检测鉴相法：利用电压和电流的过零点之间的相位差实现介损测量。这种方法具有分辨率高、线性好、易建模的优点，但对过零点的检测精度要求较高，电源谐波、过零比较器的失调电压、零点漂移等因素都会引起测量误差。因此，必须采用相应措施消除干扰。

此外，还有根据平衡电桥原理制成的集成电子板电桥法，这种方法也是目前广泛使用的测量介质损耗的方法之一。

综上所述，测量介质损耗的方法多种多样，各有优缺点。在选择测量方法时，应根据被测介质的特性、测量精度要求以及实际测量条件进行综合考虑。

MS-101G介质损耗测试仪

MS-101G介质损耗测试仪采用变频电源技术，利用单片机和电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算，达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、操作简便的功能。

1. 具备CVT的自激法测试，一次接线，同时测量C1、C2的电容和tgδ。
2. 具有反接线低压屏蔽、高压屏蔽功能，在CVT母线接地情况下，对C11可进行不拆线10kV反接线介损测量。
3. 具有外施电压和外加CN的测量功能。
4. 具有CVT变比测量功能，满足35～500kV等级CVT装置的变比测量。
5. 具有多通道同时测量功能，是可以同时测试四个被试品的介质损耗值。
6. 具有绝缘电阻测试功能，可进行极化指数、吸收比以及绝缘电阻的测试。
7. 具有LCR自动测量功能，可以对电感、电容、电阻进行测量
8. 采用变频技术来消除现场50Hz工频干扰，即使在强电磁干扰的环境下也能测得可靠的数据。
9. 过流保护功能，在试品短路或击穿时仪器不受损坏。
10. 内附标准电容和高压电源，便于现场测试，减少现场接线。
11. 仪器采用超大屏幕液晶显示，操作简单，测试过程通过汉字菜单提示操作。