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摘要：在设备进行介质损耗试验的时候，由于受到众多因素的干扰，导致设备在进行试验的过程中出现数据不稳定、重复性差等状况。因此，文章通过对现场设备介质损耗试验导致负值问题出现的原因进行详细分析，并通过故障机理分析，在实际的试验测量中采取一些方法解决试验时出现的负值。
关键词：介质损耗；负值问题；电气绝缘；故障机理
中图分类号：TM835 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0156-02
在设备介质损耗试验中，作为电气绝缘中的重要参数，介质损耗因素的准确测量直接关系到对设备绝缘状况的评价。由于受到各种因素的影响，介质损耗测量的实际结果与真实值会存在一定程度的偏离，因此，导致试验设备中的试验数据在某些情况下出现负值，影响其有效性。例如：在无损耗标准电容器的电流大于电压90°时，该电流与试品电容电流之间的夹角为：介质损耗角δ，δ=0°。当试验存在δ时，试品电容电流受到电压相位有功电流分量的影响将低于无损耗标准电容器电流的角度，那么出现正值；在受到某种因素的影响下，电容电流与电压之间相位差如果超过90°，那么电流有功分量与电压出现两个相反的方向，其介质损耗δ就会出现负值。
1 现场设备介质损耗试验导致负值问题出现的原因
介质损耗因素，简写成tanδ。导致设备tanδ出现负值的因素有许多种：例如：外部对电流的干扰、测量仪器接地不良和仪器中标准电容介质损耗大、电压互感器接地铁芯和底座接地不良以及电磁单元等影响。
1.1 外部对电流的干扰
设备介质损耗试验时，外部干扰电流一旦投影直电压相量上，并与电压方向相同的时候，介质损耗因素tanδ也将随着介质损耗角δ的增大而增大；相反，如果投影的方向与电压的方向相反的时候，那么随着介质损耗角δ的缩小而出现负值。
1.2 测量仪器接地不良和标准电容介质损耗过大
如下图1所示，互感器一次绕组介质损耗与二次介质损耗时，等值电容为Cx；对地电容为：C10、C20；测量仪器接地不良的时候，接触电阻为：R0。当等值电容在无损耗的情况下，测量仪器接地正常或不良时所产生的状况分别为：正常R0为0，试验电流中的电流I2超过电压U角度90°，δ为0°；不良，试验电流中的电流I2超过电压U2角度90°，测量电容的结果过大。由于R0、I1低于I2，因此，电流I2始终超过试验其他支路的电流，导致介质损耗测量出现负值或较小。
无损耗标准电容器的电流要超过试品电容电流，一旦标准电容器的损耗过大，那么该电流的超前电压角度介质损耗角就会变小低于90°，使介质损耗因素tanδ的测量结果出现负值。在一般情况下，无损耗标准电容器的介质损耗较小，受介质损耗影响导致设备介质损耗试验出现负值的情况非常低。
1.3 电压互感器接地铁芯和底座接地不良
对一、二次绕组介质损耗进行测量时，将采用正接法来测量。测量的过程中，如果铁芯接地不良，接地电路与测量仪器接地时两者间的等值电路图相类似，唯一不同的地方为接地点。而底座接地不良时，铁芯和底座接地等值电路相类似，底座被铁芯替代，电容屏对底座分布电容以及未屏对底座的电容为C10、C201.4 受电磁单元因素的影响
在采用正接测量法进行测量时，介质损耗因素的测量结果直接受到电磁单元及铁芯损耗的影响。在实际测量的时候，由于利用分布电容在一、二次绕组上所产生铁芯的介质损耗较小，因此，测量结果也受铁芯损耗影响。设备介质损耗试验出现负值主要是由流入测量仪器中的电流大于设备试品的电流。
在设备介质损耗试验时，介质损耗测试具有较高灵敏度要求，极容易被外界电场所干扰。在目前，尽管抗干扰的方法很多，但是一旦干扰度很强，那么就会存在较大偏差。例如：常用的方法有移相法、异频法和倒相法等。
2 故障机理分析
设备介质损耗试验所采用的试验方法将选取正接法进行。当电压到一次绕组端时，则接地端接地，并与二次绕组和测量端相连，铁芯没有接地，在引入电阻和电容以后，互感器底座接地测量。由此可以看出，所测试的介质损耗为一、二次绕组间绝缘介质损耗。电压在电路中，如果电容介质损耗较小，那么电流就会高过电压角度达90°。当电容不存在的时候，那么电流相等；当电容存在的时候，电流会经过接触电阻接地。这样一来，试品中的电流与实际数值上的电流不相等，而且相位角也会不一样。流入的电流与外部施压的电压之间的夹角为：90°+δ出现负值。在经过等值电路的详细分析以后，介质损耗角δ偏差也将根据所设定的参数确定其正负值。
当产品设备的试验环境满足设备介质损耗试验要求下，我们对故障的产生将排除瓷套表面电流泄漏，而是定格于试验产品的内部，因此首先对吊芯中一次引线进行检查，如果没有发生问题，其次再对低电压进行介质损耗测试，其测试结果如表1所示。
根据测试数据，当介质损耗因素值为负值，介质损耗角δ偏差值会随着电压上升减小，形成漏电流。当排除电流泄露问题时，由于铁芯与各支架之间的连接没有可靠接地，因此，可以将支架涂漆，改进的方式以发黑进行处理，介质损耗因素tanδ值将恢复正常。
3 设备介质损耗试验时出现负值的解决方法
首先，针对外部对电流的干扰，将利用倒相法或异频法进行测量时，将电源正反两次测试结果分析处理来排除外部干扰或采集不同频率的信号，通过信号滤波对工频信号进行衰减，以达到排除外部干扰。
其次，针对测量仪器接地不良和仪器中标准电容介质损耗大的问题，可以在实际试验测试的时候，将测量仪器接地端直接与试品底座相连，并确保连接以后接触良好。同时，还要确保试品的干净和干燥，避免周围设有铁架或木梯等影响分布阻抗的物体。
最后，针对电压互感器接地铁芯和底座接地不良、电磁单元因素等问题，在选取变压器设备的时候，电压和电流互感器在条件允许的情况下，短接那些未被试绕组、避免电感和铁芯损耗带来的影响。同时，还要使试验引线和试品间的夹角达到90°，避免引线和试品两者之间分布电容带来的影响。
总而言之，目前当设备介质损耗出现负值时，随着电压的升高，介质损耗角偏差减小时，由于试品等值串联电容中有另一个支路的电流流入接地，使电流与电压之间角成90°，导致设备介质损耗出现负值。尽管目前针对设备介质损耗出现负值的问题已经有了一定的了解，但是，在实际设备介质损耗试验时，依然无法直接解决更多出现的问题。例如：对试验时异常数据和相同试品接线所测量结果存在一定差距的问题等。因此，为了使介质损耗测量更为准确，只有通过不断地吸取试验经验和寻找解决方法来实现。
参考文献
[1] 王子凯，张伟明.电压互感器介质损耗角（tgδ）负值问题的研究[J].电气技术，2008，（7）.
[2] 苏煜，张燕涛，王薇.空间干扰对电容式套管介质损耗因数（tanδ）测量结果影响的分析[J].高压电器，2008，（1）.
[3] 谢雍.浅谈电力设备介质损耗因数高电压下的现场测量[J].电力与电工，2010，（4）.
[4] 杨殿成，邱朝阳.浅议接触电阻对容性试品的介损及电容量测试的影响[A].2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].2010.
（责任编辑：秦逊玉）
关键词：介质损耗；负值问题；电气绝缘；故障机理
中图分类号：TM835 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0156-02
在设备介质损耗试验中，作为电气绝缘中的重要参数，介质损耗因素的准确测量直接关系到对设备绝缘状况的评价。由于受到各种因素的影响，介质损耗测量的实际结果与真实值会存在一定程度的偏离，因此，导致试验设备中的试验数据在某些情况下出现负值，影响其有效性。例如：在无损耗标准电容器的电流大于电压90°时，该电流与试品电容电流之间的夹角为：介质损耗角δ，δ=0°。当试验存在δ时，试品电容电流受到电压相位有功电流分量的影响将低于无损耗标准电容器电流的角度，那么出现正值；在受到某种因素的影响下，电容电流与电压之间相位差如果超过90°，那么电流有功分量与电压出现两个相反的方向，其介质损耗δ就会出现负值。
1 现场设备介质损耗试验导致负值问题出现的原因
介质损耗因素，简写成tanδ。导致设备tanδ出现负值的因素有许多种：例如：外部对电流的干扰、测量仪器接地不良和仪器中标准电容介质损耗大、电压互感器接地铁芯和底座接地不良以及电磁单元等影响。
1.1 外部对电流的干扰
设备介质损耗试验时，外部干扰电流一旦投影直电压相量上，并与电压方向相同的时候，介质损耗因素tanδ也将随着介质损耗角δ的增大而增大；相反，如果投影的方向与电压的方向相反的时候，那么随着介质损耗角δ的缩小而出现负值。
1.2 测量仪器接地不良和标准电容介质损耗过大
如下图1所示，互感器一次绕组介质损耗与二次介质损耗时，等值电容为Cx；对地电容为：C10、C20；测量仪器接地不良的时候，接触电阻为：R0。当等值电容在无损耗的情况下，测量仪器接地正常或不良时所产生的状况分别为：正常R0为0，试验电流中的电流I2超过电压U角度90°，δ为0°；不良，试验电流中的电流I2超过电压U2角度90°，测量电容的结果过大。由于R0、I1低于I2，因此，电流I2始终超过试验其他支路的电流，导致介质损耗测量出现负值或较小。
无损耗标准电容器的电流要超过试品电容电流，一旦标准电容器的损耗过大，那么该电流的超前电压角度介质损耗角就会变小低于90°，使介质损耗因素tanδ的测量结果出现负值。在一般情况下，无损耗标准电容器的介质损耗较小，受介质损耗影响导致设备介质损耗试验出现负值的情况非常低。
1.3 电压互感器接地铁芯和底座接地不良
对一、二次绕组介质损耗进行测量时，将采用正接法来测量。测量的过程中，如果铁芯接地不良，接地电路与测量仪器接地时两者间的等值电路图相类似，唯一不同的地方为接地点。而底座接地不良时，铁芯和底座接地等值电路相类似，底座被铁芯替代，电容屏对底座分布电容以及未屏对底座的电容为C10、C201.4 受电磁单元因素的影响
在采用正接测量法进行测量时，介质损耗因素的测量结果直接受到电磁单元及铁芯损耗的影响。在实际测量的时候，由于利用分布电容在一、二次绕组上所产生铁芯的介质损耗较小，因此，测量结果也受铁芯损耗影响。设备介质损耗试验出现负值主要是由流入测量仪器中的电流大于设备试品的电流。
在设备介质损耗试验时，介质损耗测试具有较高灵敏度要求，极容易被外界电场所干扰。在目前，尽管抗干扰的方法很多，但是一旦干扰度很强，那么就会存在较大偏差。例如：常用的方法有移相法、异频法和倒相法等。
2 故障机理分析
设备介质损耗试验所采用的试验方法将选取正接法进行。当电压到一次绕组端时，则接地端接地，并与二次绕组和测量端相连，铁芯没有接地，在引入电阻和电容以后，互感器底座接地测量。由此可以看出，所测试的介质损耗为一、二次绕组间绝缘介质损耗。电压在电路中，如果电容介质损耗较小，那么电流就会高过电压角度达90°。当电容不存在的时候，那么电流相等；当电容存在的时候，电流会经过接触电阻接地。这样一来，试品中的电流与实际数值上的电流不相等，而且相位角也会不一样。流入的电流与外部施压的电压之间的夹角为：90°+δ出现负值。在经过等值电路的详细分析以后，介质损耗角δ偏差也将根据所设定的参数确定其正负值。
当产品设备的试验环境满足设备介质损耗试验要求下，我们对故障的产生将排除瓷套表面电流泄漏，而是定格于试验产品的内部，因此首先对吊芯中一次引线进行检查，如果没有发生问题，其次再对低电压进行介质损耗测试，其测试结果如表1所示。
根据测试数据，当介质损耗因素值为负值，介质损耗角δ偏差值会随着电压上升减小，形成漏电流。当排除电流泄露问题时，由于铁芯与各支架之间的连接没有可靠接地，因此，可以将支架涂漆，改进的方式以发黑进行处理，介质损耗因素tanδ值将恢复正常。
3 设备介质损耗试验时出现负值的解决方法
首先，针对外部对电流的干扰，将利用倒相法或异频法进行测量时，将电源正反两次测试结果分析处理来排除外部干扰或采集不同频率的信号，通过信号滤波对工频信号进行衰减，以达到排除外部干扰。
其次，针对测量仪器接地不良和仪器中标准电容介质损耗大的问题，可以在实际试验测试的时候，将测量仪器接地端直接与试品底座相连，并确保连接以后接触良好。同时，还要确保试品的干净和干燥，避免周围设有铁架或木梯等影响分布阻抗的物体。
最后，针对电压互感器接地铁芯和底座接地不良、电磁单元因素等问题，在选取变压器设备的时候，电压和电流互感器在条件允许的情况下，短接那些未被试绕组、避免电感和铁芯损耗带来的影响。同时，还要使试验引线和试品间的夹角达到90°，避免引线和试品两者之间分布电容带来的影响。
总而言之，目前当设备介质损耗出现负值时，随着电压的升高，介质损耗角偏差减小时，由于试品等值串联电容中有另一个支路的电流流入接地，使电流与电压之间角成90°，导致设备介质损耗出现负值。尽管目前针对设备介质损耗出现负值的问题已经有了一定的了解，但是，在实际设备介质损耗试验时，依然无法直接解决更多出现的问题。例如：对试验时异常数据和相同试品接线所测量结果存在一定差距的问题等。因此，为了使介质损耗测量更为准确，只有通过不断地吸取试验经验和寻找解决方法来实现。
参考文献
[1] 王子凯，张伟明.电压互感器介质损耗角（tgδ）负值问题的研究[J].电气技术，2008，（7）.
[2] 苏煜，张燕涛，王薇.空间干扰对电容式套管介质损耗因数（tanδ）测量结果影响的分析[J].高压电器，2008，（1）.
[3] 谢雍.浅谈电力设备介质损耗因数高电压下的现场测量[J].电力与电工，2010，（4）.
[4] 杨殿成，邱朝阳.浅议接触电阻对容性试品的介损及电容量测试的影响[A].2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].2010.
（责任编辑：秦逊玉）