常规试验方法：介质损失角tanδ

测量损失角tanδ的仪器及方法很多，普遍采用的是QS1型高压交流平衡电桥（西林电桥）及M型介质损耗测量仪等。在测量大电容量设备时，也可使用瓦特表法。目前，市场上用来测量损失角tanδ的数字式仪器越来越多，但基本原理都是以交流平衡电桥法的原理为主。

1.QS1电桥的使用方法

（1）接线方式

1）正接线法。对于两极对地绝缘的被试品，可采用正接线法，QS1型电桥正接线法接线图如图2-12所示。因正接线时，电桥处于低压，故操作安全，且测量准确度高。

2）反接线法。现场装设的电气设备，一般均安装在基础或地上，故对其绝缘来说是属于一极接地的被试品。QS1型电桥的反接线法正适应这种情况，因此，应用最多。QS1型电桥反接线法接线图如图2-13所示。反接时，电桥各臂和各部件都处于高电压下，此时应注意：电桥外壳必须妥善接地，以保证操作者的安全。由于桥体引出的被试器电容C_X及标准电容C_N及E的屏蔽线均处于高压，必须妥善绝缘，离接地体的距离应不小于100～150mm，标准电容器高压极板接线端引出的接地导线对电容器外壳（带有高压）的距离，也不应小于100～1500mm。

图2-12 QS1型电桥正接线法接线图

1—分流器开关S₁ 2—tanδ（％）调节旋钮 3—极性转换开关S₂ 4—检流计频率调节 5—滑线电阻ρ 6—R₃调节旋钮 7—检流计灵敏度调节旋钮 8—电源开关 9—检流计 10—低压法测量接线柱 11—电源接线柱

图2-13 QS1型电桥反接线法接线图

1—分流器开关S₁ 2—tanδ（％）调节旋钮 3—极性转换开关S₂ 4—检流计频率调节 5—滑线电阻ρ 6—R₃调节旋钮 7—检流计灵敏度调节旋钮 8—电源开关 9—检流计 10—低压法测量接线柱 11—电源接线柱

3）低压法。图2-14所示为QS1型电桥低压法接线图。当用于测量被试品的电容量时，产生的误差较小，但用来测量tanδ时，则准确度不高。所以，这种接线法一般只用来测量电容量。

（2）操作步骤

QS1型电桥各种接线方法的操作方法基本相同，具体操作步骤如下：

1）根据现场条件选择试验接线，合理安排试验设备仪器、试品及操作人员的位置，接好线后检查接线的正确性。

2）将R₃、电容C₄［即tanδ（％）］及检流计灵敏度等各旋钮均置于零位，极性转换开关置于“断开”位置。

3）根据被试品电容电流的大小，选择分流电阻旋钮的位置。被试品电容电流可按式（2-7）计算：

I＝ωC_XU×10^－6 （2-7）

式中 I——被试品电容电流（A）；

U——试验电压（V）；

ω——电源频率，当f＝50Hz时，ω＝314。

如不知被试品电容量，可在试验变压器高压绕组的地端串接一只交流毫安表，直接进行被试品充电电流的测量，根据测量结果，选择分流电阻位置。否则应先将分流电阻放大最大位置（1.25A），然后根据测量中R₃的指示，改换分流电阻的位置。

4）去掉试验变压器高压引线上的临时接地线，合上电桥的光照电源开关，此时检流计刻度盘毛玻璃上应出现一条狭窄光带，用调零旋钮将光带调至零点。

5）将调压器置于零位，合上高压试验电源开关，升压至所需要的试验电压（一般是8～10kV）。

图2-14 QS1型电桥低压法接线图

1—分流器开关S₁ 2—tanδ（％）调节旋钮 3—极性转换开关S₂ 4—检流计频率调节 5—滑线电阻ρ 6—R₃调节旋钮 7—检流计灵敏度调节旋钮 8—电源开关 9—检流计 10—低压法测量接线柱 11—电源接线柱

6）将极性开关转至“＋tanδ”、“接通Ⅰ”的位置。

7）把检流计灵敏度开关自零点开始逐点增大，直到使光带扩大到满刻度的1／3～1／2为止。

8）调节检流计的“频率调整”旋钮，使光带达到最大宽度，如光带超出刻度盘，应减小检流计的灵敏度，再将光带调到最大宽度。

9）调节R₃，使光带缩至最窄，当调整R₃不能使光带缩小时，改为调节tanδ（％），使光带进一步缩小。当光带缩小至只有两三格时，再增大检流计的灵敏度，然后反复调节R₃、tanδ（％），直到检流计灵敏度放至最大位置，再进一步细调R₃、ρ及tanδ（％），使光带减至最窄（一般不超过4mm），这时电桥即达平衡。

10）记下分流电阻R_n、电阻R₃、ρ及tanδ（％）的数值，并应立即将检流计灵敏度开关旋回零。

11）为了检查外部电磁场的干扰，将极性开关旋至“＋tanδ”、“接通Ⅱ”的位置，再次按步骤9）操作，直至电桥平衡为止，记下R_n、R₃、ρ及tanδ（％）的数值。其结果与极性开关在“＋tanδ”、“接通Ⅰ”位置相比，测量结果差别越大，说明电磁干扰越强。

12）将检流计灵敏度开关旋回零，断开极性开关，降压并断开试验电源，将试验变压器的高压端接地。

13）被试品介质损失角的正切值tanδ及电容量C_X的计算公式为(www.xing528.com)

更准确些的tanδ值应为

式中 C₁、tanδ₁（％）——极性开关位于“＋tanδ”、“接通Ⅰ”位置时的C_X计算值和tanδ（％）

的读数；

C₂、tanδ₂（％）——极性开关位于“＋tanδ”、“接通Ⅱ”位置时的C_X计算值和tanδ（％）

的读数；

C_N——无损标准电容器电容；

R₄——无感电阻；

R_j——计算用电阻值。当分流器开关S₁在0.01A位置时，R_j＝100＋

R₃，当分流器开关S₁位于0.025A、0.06A、0.15A、1.25A时，

R_j分别为60Ω、25Ω、10Ω、4Ω。

2.采用QS1电桥测量介质损失角tanδ时，试验变压器容量的选择及接线图

1）介质损耗试验用变压器容量选择表见表2-1。

表2-1 介质损耗试验用变压器容量选择表

2）试验变压器接线示意如图2-15所示，移相法消除干扰接线示意如图2-16所示。

图2-15 试验变压器接线示意图

T—试验变压器 TA—自耦调压器 QK—反向开关 V—电压表 DX—电源控制箱

图2-16 移相法消除干扰接线示意图

T—试验变压器 TA—自耦调压器 QK—反向开关 V—电压表 YX—移相器 C_X—被试物 C_N—标准电容器

3.消除外电场对损失角tanδ测量误差的措施

在运行的高压电气设备附近进行tanδ试验时，往往由于电磁场的干扰产生误差，不能测得真实的tanδ，不消除这种误差，试验结果是没有意义的。而消除外电场干扰的措施主要有：

1）减少干扰电源。在可能的条件下，尽量停掉产生干扰的电源，或使被试品远离干扰电源。

2）屏蔽法。在被试品上加装屏幕罩，使被试品与干扰电源隔绝，但此法只适用于体积较小的被试品。

3）倒相法。本方法由A、B、C三相选取试验电源，在正、反两种极性下测出每相介质损失角的正切值tanδ₁和tanδ₂差值最小的一相，取平均值，就得到被试品的tanδ的近似值。

4）移相法。移相法的原理很简单，移动试验电源的相位，使试验电流和干扰电流在相位上重合（同相或反相），这时测量的tanδ就等于真实的tanδ值，其操作步骤为：

① 测量干扰电压的大小和确定试验电压的相位。将桥臂R₃置于最大值，将标准电容器C_N与E相连（即将Z₄短路），如图2-16所示。

试验变压器不加电压，仅接通光源电压观察，从光带大小即可判断干扰程度。如果光带随检流计灵敏度的增加而不断增大，则说明干扰严重。然后合上试验电源，调节电压及相位使光带缩小，直至检流计最灵敏时，光带也缩至最小。如此说明，此时试验电压与干扰电压相位相反，大小相等。

② 测量tanδ。保持相位不变，取下Z₄短接线，恢复正常接线后升压测量。利用反向开关QK控制测量正、反相各一次tanδ值，取平均值即为所求的tanδ的实际值。

由于移相没有移准，及实际测量时变压器与移相器回路负载增加引起的相位变化，正、反相的读数可能仍有较大差别。这时，可采用渐近法进一步校正相位。将电桥的tanδ（％）旋钮置于所求得的平均值上，再微调R₃或移相器，使检流计光带缩至最小，然后进行正、反向测量，求出新的tanδ平均值。反复重复上述步骤，直至移相器位置不变时，测出的正、反相tanδ数值近似相等为止，最后一次tanδ的平均值即为实际的tanδ值。