一、测量介质损耗因素的意义

电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。如果介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。

然而不同设备由于运行电压、结构尺寸等不同，不能通过介质损耗的大小来衡量对比设备好坏。

因此引入了介质损耗因数:tgδ（又称介质损失角正切值）的概念。

介质损耗因数的定义是：

介质损耗因数:tgδ只与材料特性有关，与材料的尺寸、体积无关，便于不同设备之间进行比较。

测量介质损耗因数:tgδ判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。它能反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮，油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。这时流过绝缘的电流中有功分量IRX增大了，:tgδ也加大。

按照电力设备预防性试验规程的规定，对多种电力设备（如电力变压器、发电机组、高压开关、电压电流互感器、套管、耦合电容等）都需要做介质损耗因素（:tgδ）的测量。

所以:tgδ试验是一项必不可少而且非常有效的试验。能较灵敏地反映出设备绝缘情况，发现设备缺陷。

二、介质损耗因数（tgδ）测量原理

介质损耗测量电桥分类：

（一）西林电桥（如QS1）

1.西林电桥简介

西林电桥即QS1电桥是80年代以前广泛使用的现场介损测试仪器。试验时需配备外部标准电容器（如BR16型标准电容器），以及10kV升压器及电源控制箱。需要调节平衡，结果需要换算，使用不太方便。

2.西林电桥工作原理

高压西林电桥是由：交流阻抗器、转换开关、检流计、高压标准电容器等组成。调节R3、C4使电桥平衡，此时a、b两点电压幅值相位完全相等，即R3、C4两端电压相等。

3.西林电桥测量原理

经过运算，按复数相等实部、虚部分别相等的规定可得到：

按串连模型介损定义：由于R4是固定的3184Q，频率是50Hz、C4单位为uF时，tgδ=C4，因此可以在C4刻度盘上读出介损，通过R3、R4、Cn可以计算Cx。

现场使用QS1电桥时，需要先将升压装置，标准电容器和电桥等进行连线，然后调节R3和C4，使得检流计指示为零。这时电桥平衡。读得C4值即为tgδ值，R3值经过计算可得出被试品电容值。总之现场操作使用都比较麻烦，抗干扰能力差，已经不能适应现在电气试验工作的需要。

（二）电流比较仪电桥（如QS30）

1.电流比较仪电桥工作原理

特点是测晕精度高，适合实验室高精度测量，电流比较仪电桥的工作原理是采用安匝平衡的原理。平衡过程见右图，当交流电源加在试品、标准电容器和电桥及地之间，在试品上产生一个电流1x，在标准电容器上也产生一个电流ln，当两个电流流过Wx、Wn时，由于lx、ln两个电流的相位、幅值不相同，使Wd 有电流ld产生，通过调整Wx、Wn、C、R使lx、Iln两个电流的幅值相同，相位相反。

（三）数字型高压介损测试仪（目前广泛使用的介损仪）

1.基本介绍

数字高压介损测试仪基本测量原理是基于传统西林电桥的原理基础上，测量系统通过标准侧R4和被试侧R3分别将流过标准电容器和被试品的电流信号进行高速同步采样，经模数（A/D）转换装置测量得到两组信号波形数据，再经计算处理中心分析系统，分别得出标准侧和被试侧正弦信号的幅值、相位关系，从而计算出被试品的电容量及介损值。

2. 工作原理

特点：测量系统一值化，粗线简单；无机械调节部件，测量过程全自动；便于实现抗干机，数据准确可靠。数字型高压介损测试仪内部组成由显示控制单元（人机界面，控制仪器的测量过程）、可程控的电子调压10kV高压电源（产生测量用的高压电源一般可以从0.5kV-10kV连续平缓升压）、测量部分（完成对标准回路和被试回路电流信号实时同步采样，由计算机分析计算出tg6及电容量）这三部分构成。

三、介质损耗因数（tgδ）测量方式

（一）正接线UST

试品不接地，桥体E端接地，在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。此时桥体处于地电位，R3、C4可安全调节，各种介损测试仪器正接线接线方法基本一致。

（二）反接线GST

这是一种标准反接线接法，在试品接地，桥体U端接地，E端为高压端，在需要屏蔽的场合，E端也可用于屏蔽。此时桥体处于高电位，R3、C4需通过绝缘杆调节。

这种方式桥体处于高电位，仪器内部高低压之间需要做好绝缘防护措施。

（三）自激法测量CVT

由于C1较C2电容量要小，所以测量C2时，C1与Cn串联等效的误差就比较大。为了减小这种测量误差，我们在测量C2的时候，以C1作为电桥的标准电容器，这样可测得C2相对C1的容量比及相对介损值，由于第一次已经将C1的介损及电容量测出，通过c1就可以推算出C2的值。

另外用于串联C1与标准电容器的导线对地电容与C1、Cn形成了T型网络，对测量精度有影响。为了减小这种影响，一般可以采用将导线悬空减小对地电容的办法，目前有些仪器已经加了补偿算法。

四、抗干扰方法

（一）干扰源

介损测量受到的主要干扰是感应电场产生的工频电流。无论何种测量方式，它都会进入桥体。

（二）倾向法

测量一次介损，然后将试验电源倒相180度再测量一次，取平均值。倒相法是抗干扰最简单的方法，也是效果最差的方法。因为两次测量之间干扰电流或试品电流的幅度会发生波动，会引起明显误差。

（三）移向法

另一种工频抗干扰方法是采用大功率移相电源，调整试验高压的相位，使试品电流与干扰电流方向相同或相反，这样干扰电流影响减小，再配合倒相测量，能大大提高测量精度。

再一种方法是采用小功率调幅调相信号源，从R3桥臂上抵消干扰电流（干扰抵偿法），再配合倒相测量，能大大提高测量精度。这种方法也是采用工频抗干扰的最佳方法。

（四）变频法

干扰十分严重时，变频测量能显示更强的抗干扰能力。例如用55Hz测量时，测量系统采用了数字滤波技术，只允许55Hz信号通过，50Hz干扰信号被有效抑制。变频测量时，仪器对流过标准电容的电流ln和被试品的电流1x进行实时同步采样。得到两组包含有干扰及信号源的混合信号，仪器再运用快速傅立叶变换算法，将混合信号中信号源的信号（如55Hz信号）与干扰源（如50Hz信号）信号分离。这样就很容易把我们关心的信号源信号分离出来。达到了抗干扰的目的。

由于介损值与试验频率有关，为了更好地与50Hz下的介损值等效，通常仪器分别采用50Hz士5Hz进行两次测量，再取平均值得到等效50Hz的介损值。为了使试验频率更接近50Hz，有时也采用50Hz士2.5Hz进行测量。