Was ist der Tangens-Delta-Test?

Was ist der Tangens-Delta-Test?

Definition des Tangens-Delta-Tests

Tangens Delta ist definiert als das Verhältnis der ohmschen zur kapazitiven Komponente des elektrischen Leckstroms, was den Zustand der Isolation anzeigt.

Prinzip des Tangens-Delta-Tests

Wenn ein reiner Isolator zwischen Leitung und Erdung angeschlossen wird, verhält er sich wie ein Kondensator. Ideal wäre, wenn das isolierende Material, das auch als Dielektrikum dient, 100% rein wäre, würde der durchströmende elektrische Strom nur eine kapazitive Komponente aufweisen, ohne ohmsche Komponente, da es keine Verunreinigungen gibt.

In einem reinen Kondensator führt der kapazitive elektrische Strom die angewendete Spannung um 90° vor. In der Realität ist es unmöglich, 100% Reinhalt in Isolatoren zu erreichen. Mit der Zeit sammeln alternde Isolatoren Verunreinigungen wie Schmutz und Feuchtigkeit an. Diese Verunreinigungen schaffen einen leitenden Pfad, der eine ohmsche Komponente zum Leckstrom von Leitung zu Erdung einführt.

Daher deutet eine geringe ohmsche Komponente des Leckstroms auf einen guten Isolator hin. Der Zustand eines elektrischen Isolators wird durch das geringe Verhältnis der ohmschen zur kapazitiven Komponente, bekannt als Tangens Delta oder Dissipationsfaktor, gemessen.

Im Vektordiagramm oben wird die Systemspannung entlang der x-Achse gezeichnet. Der leitfähige elektrische Strom, also die ohmsche Komponente des Leckstroms, IR, wird ebenfalls entlang der x-Achse gezeichnet.

Da die kapazitive Komponente des Leckstroms IC die Systemspannung um 90° vorausführt, wird sie entlang der y-Achse gezeichnet.

Nun bildet der gesamte Leckstrom IL (IC + IR) einen Winkel δ (gesagt) mit der y-Achse.

Aus dem obigen Diagramm geht hervor, dass das Verhältnis, IR zu IC, nichts anderes als tanδ oder Tangens Delta ist.

Hinweis: Dieser Winkel δ wird als Verlustwinkel bezeichnet.

Methode des Tangens-Delta-Tests

Das Kabel, die Wicklung, der Stromtransformator, der Spannungswandler, der Transformatorkupplung, auf denen der Tangens-Delta-Test oder Dissipationsfaktortest durchgeführt werden soll, wird zunächst vom System isoliert. Eine sehr niedrigfrequente Testspannung wird über das Gerät angelegt, dessen Isolation getestet werden soll.

Zuerst wird die normale Spannung angelegt. Wenn der Wert des Tangens Delta ausreichend gut erscheint, wird die angelegte Spannung auf 1,5 bis 2 Mal der normalen Spannung des Geräts erhöht. Das Tangens-Delta-Steuergerät misst die Tangens-Delta-Werte. Ein Verlustwinkelanalyzer wird mit der Tangens-Delta-Messvorrichtung verbunden, um die Tangens-Delta-Werte bei normaler und höherer Spannung zu vergleichen und die Ergebnisse zu analysieren.

Während des Tests ist es entscheidend, die Testspannung in einer sehr niedrigen Frequenz anzuwenden.

Grund für die Anwendung einer sehr niedrigen Frequenz

Bei höheren Frequenzen sinkt der kapazitive Blindwiderstand eines Isolators, wodurch die kapazitive Stromkomponente zunimmt. Da die ohmsche Komponente im Wesentlichen konstant bleibt, abhängig von der Spannung und der Leitfähigkeit des Isolators, nimmt auch die Gesamtstromamplitude zu.

Daher würde die erforderliche Scheinleistung für den Tangens-Delta-Test hoch genug sein, was nicht praktikabel ist. Um die Leistungsanforderung für diesen Dissipationsfaktortest gering zu halten, ist eine sehr niedrigfrequente Testspannung erforderlich. Der Frequenzbereich für den Tangens-Delta-Test liegt in der Regel zwischen 0,1 und 0,01 Hz, je nach Größe und Natur der Isolation.

Es gibt noch einen weiteren Grund, warum die Eingangsgröße der Testfrequenz so niedrig wie möglich gehalten werden sollte.

Wie wir wissen,

Das bedeutet, der Dissipationsfaktor tanδ ∝ 1/f. Daher ist bei niedriger Frequenz die Tangens-Delta-Zahl höher, und die Messung wird einfacher.

Wie kann das Ergebnis des Tangens-Delta-Tests vorhergesagt werden?

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Zustand eines Isolationssystems während des Tangens-Delta- oder Dissipationsfaktortests vorherzusagen.

Die erste Möglichkeit besteht darin, die Ergebnisse früherer Tests zu vergleichen, um die Verschlechterung des Isolationszustands aufgrund des Alterungsprozesses festzustellen.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, den Zustand der Isolation direkt aus dem Wert von tanδ zu bestimmen. Es ist kein Vergleich mit früheren Tangens-Delta-Testergebnissen erforderlich.

Wenn die Isolation perfekt ist, wird der Verlustfaktor für den gesamten Bereich der Testspannungen etwa gleich bleiben. Wenn die Isolation jedoch nicht ausreicht, nimmt der Wert von Tangens Delta im höheren Bereich der Testspannung zu.

Aus dem Diagramm geht hervor, dass die Tangens-Delta-Zahl nichtlinear mit steigender Testspannung bei sehr niedriger Frequenz zunimmt. Eine steigende tan&delta-Zahl bedeutet, dass der ohmsche Stromanteil in der Isolation hoch ist. Diese Ergebnisse können mit den Ergebnissen zuvor getesteter Isolatoren verglichen werden, um eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, ob das Gerät ersetzt werden muss oder nicht.