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摘要：在电场的作用下，电介质中会有一部分能量转化为其它形式的能量，一般转化为热能。所谓电介质的损耗，是指在电场作用下，电介质内单位时间消耗的电能。如果损耗过大，会使介质温度升高超过标准，加速绝缘材料老化(如變脆、分解)。如果介质发热量过大，会造成发热量大于散热量的恶性循环，会使介质溶化、烧焦，完全丧失绝缘性能。因此测量介质损耗的大小是衡量绝缘性能的一项重要指标。
目前，电气设备主要都是通过10kV下的介质损耗试验测量（tanδ）来发现设备的缺陷。可是10kV的试验电压远低于设备的运行电压，不能真实反映设备运行时的状况。良好的绝缘在允许的电压范围内，无论电压上升或下降，其介损值均无明显变化。但现场试验数据显示，不同绝缘介质设备的介质损耗（tanδ）值会随着电压的升高而变大或变小。所以在设备运行电压下做介质损耗测试才能真实反映设备的绝缘状况。
关键词：额定电压 抗干扰 干扰分析 介质损耗 电介质
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
目前电气设备的介质损耗试验主要是通过10kV电压下的试验数据进行分析、判断，10kV电压远低于设备的运行电压，因此不能真实反映设备运行时的绝缘状况。如500kV开关均压电容，在10kV下测量的介质损耗值通常都比额定电压下要大，介损试验受Garton效应影响出现超标情况。Garton效应是M. Garton教授发现在含有纸的绝缘介质（或塑料以及油的混合介质）中，在较低电压下介质损耗正切值的变化可以比较高电压下的值高1—10倍。所以额定电压下介损试验越来越受到重视。
一 额定电压下介质损耗试验装置的组成
额定电压下介质损耗试验装置通常由三大部分组成，①交流高压试验电源；②高压标准电容器；③高压介质损耗测试仪（介损电桥）如图1。
交流高压试验电源：做额定电压下介损试验时，试验电压远高于常规试验时的10kV电压，所以试验需要的电源容量较大。高压交流试验电源可以由以下几种方式产生：
电源控制箱+试验变压器。这种高压发生方式结构简单、技术成熟、操作简单。但在测量大容量的试品时，设备比较笨重，输出波形失真大，对供电电源容量要求高，不易实现自动升压及抗干扰等功能，适合试验室使用。
变频电源+试验变压器。这种高压发生方式结构简单、技术较成熟，便于实现自动升压、降压、自动测量等功能，还能实现变频抗干扰的功能，但在测量大容量试品时，设备比较笨重，输出波形失真大，对供电电源容量要求高，适合于测量小容量试品。
变频电源+谐振装置（励磁变压器+谐振电抗器+补偿电容器）。这种高压发生方式最大的优点是电源效率高，输出波形好，对供电电源的要求低，适合电容量试品的试验。测量小容量试品时，可并联补偿电容器使得谐振频率满足工频范围的要求。易于实现自动测量及变频抗干扰功能，其缺点是需要配置谐振参数，使得谐振频率满足在工频范围内（45Hz—65Hz）。
高压标准电容器：高压标准电容器是介质损耗测试装置的标准器，它的精度及稳定程度直接影响测量的结果。
高压介损测试仪：高压介损测试仪应具有正接线和反接线的功能，由于试验电压高，难以实现标准反接方式，可以采用高压交流隔离反接方式。将高压端的电流信号通过光纤隔离传送到低压侧电桥进行测量。仪器还应具备跟踪试验频率的功能，满足在非50Hz时的测量，并具备将非50Hz测量结果换算到50Hz的功能，同时还应具备抗电磁干扰的能力。
二 额定电压下介质损耗测试系统配置方法
根据升压方式的不同，可分为两种不同的配置方案，试验变压器升压方式的高压介损试验装置和谐振升压方式的高压介损试验装置。
试验变压器升压方式的高压介损试验装置（图2）
试验变压器升压方式通常适合测量小容量的试品，试验变压器的输出电压根据试验最高工作电压确定，应不小于被测设备最高工作电压Um/√3,。试验变压器的输入电压应与变频电源的输出电压相匹配，试验电压器的额定容量应不小于试验容量，即P=U2ωC。其中U为最高试验电压，C为最大试品电容。对于高压标准电容器要求额定工作电压应不小于最高试验电压，额定电容量一般选取50pF或100pF，介损值小于0.00005。对于变频电源输出功率应与试验变压器的额定功率相匹配，输出电压与试验变压器的输入电压相匹配。输出频率范围应不小于45—65Hz。对于介损电桥被试侧电流测量范围不小于I=UωC，U为最高试验电压，C为最大试品电容。具备正接线和反接线的能力，还应具备变频抗干扰能力，将测量结果等效至50Hz。
谐振升压方式高压介损试验装置。图3
采用谐振方式升压时，首先应确定系统的谐振参数，谐振后的频率应满足在工频范围，即45—65Hz，谐振的计算公式f=1/(2√LC)。L为谐振电抗的电感值，C为总的电容量（包括试品电容、标准电容器及补偿电容）。C以试品最大电容量代入，f以最低谐振频率45Hz代入，可求得谐振电抗器L的电感量，L=1/{（2fmin）2Cmax },在确定了谐振电抗器的参数后，可以计算出系统满足在工频范围谐振的最小电容量，Cmin =1/{（2fmax）2L}。其中f用最高谐振频率65Hz代入。当被测试品电容量小于系统最小电容量时，需要并联补偿电容使得谐振频率满足工频范围内谐振的需要。
对于励磁变压器输出电压应不下于系统最高工作电压的1/Q倍，Q为系统品质因数，一般电气设备取20左右。励磁变压器的输入电压应与变频电源的输出电压相匹配，励磁变压器的容量应不小于系统最大试验容量的1/Q倍，系统最大试验容量为Pmax =U2maxωCmax。变频电源的输出电压及额定功率用与励磁变压器相匹配，调频范围不小于45—65Hz，调节精度不大于0.1Hz。
三 试验接线方式
1.正接线。在额定电压下测量不接地试品的方法，测量时高压介损测试仪测量回路处于地电位。如图4
2.高压电流隔离反接线。用于额定电压下测量接地试品的方法，测量时高压介损测试仪和高压标准电容器测量端都处于地电位，试品电流通过高压电流隔离传感器传递到桥体进行测量，使整个测量回路处理地电位。图5
四 对测试结果的影响因素及注意事项
1．测量额定电压下介质损耗因数时，应记录环境温度，当介质损耗因数值和增值不满足标准时，应分析测量温度的影响。
2．测量变压器套管介质损耗因数宜在油温低于50℃时进行，不同温度下的介质损耗因数值应换算，tgδ2 = tgδ1*1.3（t2-t1）/10。式中：tgδ1 、tgδ2分别为温度t1、t2时的介损值。油纸电容型套管的介质损耗因数可不进行温度换算。
3．在低压小套管绝缘不良时，或相对湿度较大（如在80%以上）时，正接线方式下介损测量结果会偏小，有条件时可采用吹风机吹干后在进行测量。
4．对同一试品采用谐振试验电源作为工频高压电源装置进行试验时，应尽量使本次电源频率与上次试验频率一致或接近。
5．测量从10kV到Um/√3过程中，除10kV和Um/√3俩个点外，试验电压加压点数不少于5点。
6．试验时高压引线及连接端子应注意防电晕，同时注意测试引线与试品间的夹角。
参考文献
［ 1 ］华北电网有限公司 .电力设备交接和预防性试验规程 2008年版.
［ 2 ］华北电网有限公司 .输变电设备状态检修试验规程 2011.
［ 3 ］国家电网公司 .电力安全工作规程（变电部分）2005年版.
［ 4 ］李建明，朱康，等. 高压电气设备试验方法（第二版）.中国电力出版社，2004
［ 5 ］吕延峰，钟连宏. 介损测量技术及其最新发展. 高电压技术，1996,22（2）：53.
目前，电气设备主要都是通过10kV下的介质损耗试验测量（tanδ）来发现设备的缺陷。可是10kV的试验电压远低于设备的运行电压，不能真实反映设备运行时的状况。良好的绝缘在允许的电压范围内，无论电压上升或下降，其介损值均无明显变化。但现场试验数据显示，不同绝缘介质设备的介质损耗（tanδ）值会随着电压的升高而变大或变小。所以在设备运行电压下做介质损耗测试才能真实反映设备的绝缘状况。
关键词：额定电压 抗干扰 干扰分析 介质损耗 电介质
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
目前电气设备的介质损耗试验主要是通过10kV电压下的试验数据进行分析、判断，10kV电压远低于设备的运行电压，因此不能真实反映设备运行时的绝缘状况。如500kV开关均压电容，在10kV下测量的介质损耗值通常都比额定电压下要大，介损试验受Garton效应影响出现超标情况。Garton效应是M. Garton教授发现在含有纸的绝缘介质（或塑料以及油的混合介质）中，在较低电压下介质损耗正切值的变化可以比较高电压下的值高1—10倍。所以额定电压下介损试验越来越受到重视。
一 额定电压下介质损耗试验装置的组成
额定电压下介质损耗试验装置通常由三大部分组成，①交流高压试验电源；②高压标准电容器；③高压介质损耗测试仪（介损电桥）如图1。
交流高压试验电源：做额定电压下介损试验时，试验电压远高于常规试验时的10kV电压，所以试验需要的电源容量较大。高压交流试验电源可以由以下几种方式产生：
电源控制箱+试验变压器。这种高压发生方式结构简单、技术成熟、操作简单。但在测量大容量的试品时，设备比较笨重，输出波形失真大，对供电电源容量要求高，不易实现自动升压及抗干扰等功能，适合试验室使用。
变频电源+试验变压器。这种高压发生方式结构简单、技术较成熟，便于实现自动升压、降压、自动测量等功能，还能实现变频抗干扰的功能，但在测量大容量试品时，设备比较笨重，输出波形失真大，对供电电源容量要求高，适合于测量小容量试品。
变频电源+谐振装置（励磁变压器+谐振电抗器+补偿电容器）。这种高压发生方式最大的优点是电源效率高，输出波形好，对供电电源的要求低，适合电容量试品的试验。测量小容量试品时，可并联补偿电容器使得谐振频率满足工频范围的要求。易于实现自动测量及变频抗干扰功能，其缺点是需要配置谐振参数，使得谐振频率满足在工频范围内（45Hz—65Hz）。
高压标准电容器：高压标准电容器是介质损耗测试装置的标准器，它的精度及稳定程度直接影响测量的结果。
高压介损测试仪：高压介损测试仪应具有正接线和反接线的功能，由于试验电压高，难以实现标准反接方式，可以采用高压交流隔离反接方式。将高压端的电流信号通过光纤隔离传送到低压侧电桥进行测量。仪器还应具备跟踪试验频率的功能，满足在非50Hz时的测量，并具备将非50Hz测量结果换算到50Hz的功能，同时还应具备抗电磁干扰的能力。
二 额定电压下介质损耗测试系统配置方法
根据升压方式的不同，可分为两种不同的配置方案，试验变压器升压方式的高压介损试验装置和谐振升压方式的高压介损试验装置。
试验变压器升压方式的高压介损试验装置（图2）
试验变压器升压方式通常适合测量小容量的试品，试验变压器的输出电压根据试验最高工作电压确定，应不小于被测设备最高工作电压Um/√3,。试验变压器的输入电压应与变频电源的输出电压相匹配，试验电压器的额定容量应不小于试验容量，即P=U2ωC。其中U为最高试验电压，C为最大试品电容。对于高压标准电容器要求额定工作电压应不小于最高试验电压，额定电容量一般选取50pF或100pF，介损值小于0.00005。对于变频电源输出功率应与试验变压器的额定功率相匹配，输出电压与试验变压器的输入电压相匹配。输出频率范围应不小于45—65Hz。对于介损电桥被试侧电流测量范围不小于I=UωC，U为最高试验电压，C为最大试品电容。具备正接线和反接线的能力，还应具备变频抗干扰能力，将测量结果等效至50Hz。
谐振升压方式高压介损试验装置。图3
采用谐振方式升压时，首先应确定系统的谐振参数，谐振后的频率应满足在工频范围，即45—65Hz，谐振的计算公式f=1/(2√LC)。L为谐振电抗的电感值，C为总的电容量（包括试品电容、标准电容器及补偿电容）。C以试品最大电容量代入，f以最低谐振频率45Hz代入，可求得谐振电抗器L的电感量，L=1/{（2fmin）2Cmax },在确定了谐振电抗器的参数后，可以计算出系统满足在工频范围谐振的最小电容量，Cmin =1/{（2fmax）2L}。其中f用最高谐振频率65Hz代入。当被测试品电容量小于系统最小电容量时，需要并联补偿电容使得谐振频率满足工频范围内谐振的需要。
对于励磁变压器输出电压应不下于系统最高工作电压的1/Q倍，Q为系统品质因数，一般电气设备取20左右。励磁变压器的输入电压应与变频电源的输出电压相匹配，励磁变压器的容量应不小于系统最大试验容量的1/Q倍，系统最大试验容量为Pmax =U2maxωCmax。变频电源的输出电压及额定功率用与励磁变压器相匹配，调频范围不小于45—65Hz，调节精度不大于0.1Hz。
三 试验接线方式
1.正接线。在额定电压下测量不接地试品的方法，测量时高压介损测试仪测量回路处于地电位。如图4
2.高压电流隔离反接线。用于额定电压下测量接地试品的方法，测量时高压介损测试仪和高压标准电容器测量端都处于地电位，试品电流通过高压电流隔离传感器传递到桥体进行测量，使整个测量回路处理地电位。图5
四 对测试结果的影响因素及注意事项
1．测量额定电压下介质损耗因数时，应记录环境温度，当介质损耗因数值和增值不满足标准时，应分析测量温度的影响。
2．测量变压器套管介质损耗因数宜在油温低于50℃时进行，不同温度下的介质损耗因数值应换算，tgδ2 = tgδ1*1.3（t2-t1）/10。式中：tgδ1 、tgδ2分别为温度t1、t2时的介损值。油纸电容型套管的介质损耗因数可不进行温度换算。
3．在低压小套管绝缘不良时，或相对湿度较大（如在80%以上）时，正接线方式下介损测量结果会偏小，有条件时可采用吹风机吹干后在进行测量。
4．对同一试品采用谐振试验电源作为工频高压电源装置进行试验时，应尽量使本次电源频率与上次试验频率一致或接近。
5．测量从10kV到Um/√3过程中，除10kV和Um/√3俩个点外，试验电压加压点数不少于5点。
6．试验时高压引线及连接端子应注意防电晕，同时注意测试引线与试品间的夹角。
参考文献
［ 1 ］华北电网有限公司 .电力设备交接和预防性试验规程 2008年版.
［ 2 ］华北电网有限公司 .输变电设备状态检修试验规程 2011.
［ 3 ］国家电网公司 .电力安全工作规程（变电部分）2005年版.
［ 4 ］李建明，朱康，等. 高压电气设备试验方法（第二版）.中国电力出版社，2004
［ 5 ］吕延峰，钟连宏. 介损测量技术及其最新发展. 高电压技术，1996,22（2）：53.