유전정접, 유전손실지수 측정

유전 손실은 전기장의 영향으로 절연 재료에서 소산되는 에너지입니다.

전기장에서 에너지를 소산하는 유전체의 능력은 일반적으로 유전 손실 각도와 각도 유전 손실의 탄젠트로 특징지어집니다. 테스트에서 유전체는 커패시터의 유전체로 간주되며, 커패시턴스 및 각도가 측정됩니다. δ, 용량 성 회로에서 전류와 전압 사이의 위상 각을 90 °로 보완합니다. 이 각도를 유전 손실 각도라고 합니다.

교류 전압을 사용하면 90도 미만의 각도 φ(그림 1)에서 적용된 전압과 동상인 절연체에 전류가 흐릅니다. 활성 저항의 존재로 인해 작은 각도 δ에서 전자 메일.

쌀. 1.손실이 있는 유전체를 통과하는 전류의 벡터 다이어그램: U — 유전체의 전압; I는 유전체를 통과하는 총 전류입니다. Ia, Ic - 각각 총 전류의 능동 및 용량 구성 요소; φ는 인가 전압과 총 전류 사이의 위상 편이각입니다. δ는 총 전류와 용량 성분 사이의 각도입니다.

용량 성 구성 요소 Ic에 대한 전류 Ia의 활성 구성 요소의 비율을 유전 손실 각도의 탄젠트라고하며 백분율로 표시됩니다.

손실이 없는 이상적인 유전체에서 각도 δ = 0이고 따라서 tan δ = 0입니다. 습윤 및 기타 절연 결함으로 인해 유전 손실 전류 및 tgδ의 활성 구성 요소가 증가합니다. 이 경우 능동 구성 요소가 용량 성 구성 요소보다 훨씬 빠르게 성장하기 때문에 tan δ 표시기는 절연 상태의 변화와 손실을 반영합니다. 소량의 단열재로 국부적으로 발달한 결함과 집중된 결함을 감지할 수 있습니다.

유전 손실 탄젠트 측정

정전용량과 유전 손실각(또는 tgδ)을 측정하기 위해 커패시터의 등가 회로는 활성 저항이 직렬로 연결된 이상적인 커패시터(직렬 회로) 또는 병렬로 연결된 활성 저항이 있는 이상적인 커패시터(병렬 회로)로 표시됩니다. ).

직렬 회로의 경우 유효 전력은 다음과 같습니다.

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

병렬 회로의 경우:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

여기서 B. - 이상적인 커패시터의 커패시턴스 R - 능동 저항

유전 손실의 감지각은 일반적으로 단위의 100분의 1 또는 10분의 1을 초과하지 않습니다(따라서 유전 손실의 각도는 일반적으로 백분율로 표시됨), 1 + tg2δ≈ 1, 직렬 및 병렬 등가 회로의 손실 P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / (ωCR)

손실 값은 유전체에 적용되는 전압 및 주파수의 제곱에 비례하므로 고전압 및 고주파 장비용 전기 절연 재료를 선택할 때 고려해야 합니다.

유전체에 적용되는 전압이 특정 값 UО로 증가하면 유전체에 존재하는 가스 및 액체 개재물의 이온화가 시작되고 δ는 이온화로 인한 추가 손실로 인해 급격히 증가하기 시작합니다. U1에서 가스는 이온화되고 환원됩니다(그림 2).

쌀. 2. 이온화 곡선 tgδ = f(U)

UΩ보다 낮은 전압(일반적으로 3 - 10kV)에서 측정된 평균 유전 손실 탄젠트 전압은 충분한 계측기 감도를 유지하면서 테스트 장치를 용이하게 하기 위해 선택됩니다.

20 ° C의 온도에 대해 정규화 된 유전 손실의 탄젠트 (tgδ)를 의미하므로 정규화 된 온도 (10 - 20 ОС)에 가까운 온도에서 측정을 수행해야합니다. 이 온도 범위에서는 유전 손실의 변화가 적고 일부 절연체의 경우 측정값을 다시 계산하지 않고 20°C에 대한 정규화된 값과 비교할 수 있습니다.

테스트 대상의 측정 결과와 측정 회로 주변에 대한 누설 전류 및 외부 정전기장의 영향을 제거하기 위해 보호 링 및 스크린 형태의 보호 장치가 설치됩니다.접지된 실드의 존재는 표유 커패시턴스를 유발합니다. 영향을 보상하기 위해 일반적으로 보호 방법이 사용됩니다. 값과 위상에서 조정 가능한 전압입니다.

그들은 가장 일반적입니다 브리지 측정 회로 커패시턴스 탄젠트 및 유전 손실.

전도성 브리지로 인한 국부적 결함은 DC 절연 저항을 측정하여 가장 잘 감지됩니다. tan δ 측정은 본질적으로 커패시턴스 미터(Schering 브리지)인 MD-16, P5026(P5026M) 또는 P595 유형의 AC 브리지로 수행됩니다. 다리의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

이 방식에서 무손실 커패시터 C와 저항 R이 직렬로 연결된 등가 회로에 해당하는 격리 구조의 매개 변수가 결정됩니다. 여기서 tan δ = ωRC, 여기서 ω는 네트워크의 각 주파수입니다.

측정 프로세스는 저항의 저항과 커패시터 상자의 커패시턴스를 연속적으로 조정하여 브리지 회로의 균형을 맞추는 것입니다. 브리지가 평형 상태에 있을 때 측정 장치 P로 표시된 대로 평등이 충족됩니다. 커패시턴스 C의 값이 마이크로 패럿으로 표시되면 네트워크 f = 50Hz의 산업 주파수에서 ω = 2πf = 100π이므로 tan δ% = 0.01πRC가 됩니다.

P525 브리지의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

쌀. 3. AC 측정 브리지 P525의 개략도

현장의 절연 등급 및 용량에 따라 최대 1kV 및 1kV 이상(3-10kV)의 전압을 측정할 수 있습니다. 전압 측정 변압기는 전원 역할을 할 수 있습니다. 브리지는 외부 에어 커패시터 C0과 함께 사용됩니다.tan δ를 측정할 때 장비 포함에 대한 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 4.

쌀. 4. 유전 손실 각도의 접선을 측정할 때 테스트 변압기의 연결 다이어그램: S — 스위치; TAB — 자동 변압기 조정; SAC — 테스트 변압기 T용 극성 스위치

2개의 브리지 스위칭 회로가 사용됩니다. 측정 요소 P가 테스트된 절연 구조의 전극 중 하나와 접지 사이에 연결되는 소위 정상 또는 직선형과 테스트된 절연 구조의 전극 사이에 연결되는 반전된 브리지 스위칭 회로가 사용됩니다. 물체와 브리지의 고전압 단자. 일반 회로는 두 전극이 접지에서 분리되어 있고 반전되어 전극 중 하나가 접지에 단단히 연결되어 있을 때 사용됩니다.

후자의 경우 교량의 개별 요소가 완전한 시험 장력을 받게 된다는 점을 기억해야 합니다. 현장의 절연 등급 및 용량에 따라 최대 1kV 및 1kV(3-10kV) 이상의 전압에서 측정이 가능합니다. 전압 측정 변압기는 전원 역할을 할 수 있습니다.

브리지는 외부 기준 에어 커패시터와 함께 사용됩니다. 교량과 필요한 장비는 시험장 가까이에 배치되고 울타리가 설치됩니다. 테스트 변압기 T에서 모델 커패시터 C로 연결되는 전선과 전압이 낮은 브리지 P의 연결 케이블은 접지된 물체에서 최소 100-150mm만큼 제거해야 합니다. 조절 장치 TAB( LATR)는 브리지에서 최소 0.5m의 거리에 있어야 합니다.브리지, 변압기 및 조정기 하우징과 변압기 2차 권선의 한 단자는 접지해야 합니다.

표시기 tan δ는 종종 작동 스위치기어 영역에서 측정되며 테스트 대상과 스위치기어 요소 사이에는 항상 용량성 연결이 있기 때문에 영향을 주는 전류가 테스트 대상을 통해 흐릅니다. 영향을 미치는 전압의 전압 및 위상과 연결의 총 커패시턴스에 따라 달라지는 이 전류는 특히 커패시턴스가 작은 물체, 특히 부싱(최대 1000-2000 PF).

브리지 균형은 브리지 회로의 요소와 보호 전압을 반복적으로 조정하여 수행되며 균형 표시기는 대각선 또는 화면과 대각선 사이에 포함됩니다. 균형 표시기를 동시에 포함하여 브리지를 통과하는 전류가 없으면 브리지가 균형 잡힌 것으로 간주됩니다.

브리지 밸런싱 시

Gde f는 회로에 공급되는 교류의 주파수입니다.

° Cx = (R4 / Rx) Co

일정한 저항 R4는 104/π Ω과 동일하게 선택됩니다. 이 경우 tgδ = C4, 여기서 커패시턴스 C4는 마이크로패럿으로 표시됩니다.

50Hz 이외의 주파수 f'로 측정한 경우 tgδ = (f'/50) C4

유전 정접 측정이 케이블의 작은 부분 또는 절연 재료 샘플에서 수행되는 경우; 용량이 적기 때문에 전자 증폭기가 필요합니다(예: 게인이 약 60인 F-50-1 유형).브리지는 브리지를 테스트 개체에 연결하는 와이어의 손실을 고려하며 측정된 유전 손실 탄젠트 값은 2πfRzCx에서 더 유효합니다. 여기서 Rz는 와이어의 저항입니다.

역 브리지 방식에 따라 측정할 때 측정 회로의 조정 가능한 요소는 고전압 상태이므로 브리지 요소의 조정은 절연 막대를 사용하여 멀리서 수행되거나 작업자가 측정과 함께 공통 스크린에 배치됩니다. 강요.

변압기 및 전기 기계의 유전 손실 각도의 탄젠트는 각 권선과 접지된 자유 권선이 있는 하우징 사이에서 측정됩니다.

전기장 효과

전기장의 정전기 효과와 전자기 효과를 구별합니다. 전자파 영향은 완전한 차폐로 배제됩니다. 측정 요소는 금속 하우징(예: 브리지 P5026 및 P595)에 배치됩니다. 정전기 영향은 배전반 및 전력선의 충전부에 의해 생성됩니다. 영향을 미치는 전압 벡터는 테스트 전압 벡터와 관련하여 어떤 위치를 차지할 수 있습니다.

tan δ 측정 결과에 대한 정전기장의 영향을 줄이는 몇 가지 방법이 있습니다.

• 영향을 미치는 필드를 생성하는 전압을 끕니다. 이 방법이 가장 효과적이지만 소비자에게 에너지를 공급하는 측면에서 항상 적용 가능한 것은 아닙니다.

• 영향 영역에서 테스트 대상을 철회합니다. 목표는 달성되었지만 물체를 운반하는 것은 바람직하지 않으며 항상 가능한 것은 아닙니다.

• 50Hz 이외의 주파수를 측정하는 것. 특수 장비가 필요하기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

• 오류 배제를 위한 계산 방법;

• 테스트 전압의 벡터와 영향을 받는 필드의 EMF를 정렬하는 영향 보상 방법.

이를 위해 위상 시프터가 전압 조정 회로에 포함되며 테스트 대상이 꺼지면 브리지 균형이 달성됩니다. 위상 조정기가 없는 경우 효과적인 조치는 3상 시스템의 이 전압에서 브리지에 전원을 공급하는 것일 수 있으며(극성을 고려하여) 이 경우 측정 결과가 최소화됩니다. 테스트 전압의 다른 극성과 연결된 브리지 검류계로 측정을 4번 수행하는 것으로 충분합니다. 그것들은 독립적으로 사용되며 다른 방법으로 얻은 결과를 향상시키기 위해 사용됩니다.