Что такое тест на тангенс угла диэлектрических потерь?
Что такое тест тангенса угла диэлектрических потерь?
Определение теста тангенса угла диэлектрических потерь
Тангенс угла диэлектрических потерь определяется как отношение резистивной к емкостной составляющей утечки электрического тока, что указывает на состояние изоляции.
Принцип теста тангенса угла диэлектрических потерь
Когда чистый изолятор подключен между линией и землей, он действует как конденсатор. Идеально, если изоляционный материал, также служащий диэлектриком, на 100% чист, электрический ток, проходящий через него, будет иметь только емкостную составляющую, без резистивной, из-за отсутствия примесей.
В чистом конденсаторе емкостной электрический ток опережает приложенное напряжение на 90°. В реальности невозможно достичь 100% чистоты в изоляторах. Со временем стареющие изоляторы накапливают примеси, такие как грязь и влага. Эти примеси создают проводящий путь, вводя резистивную составляющую в ток утечки от линии к земле.
Следовательно, низкая резистивная составляющая тока утечки указывает на хороший изолятор. Состояние электрического изолятора оценивается по низкому соотношению резистивной и емкостной составляющих, известному как тангенс угла диэлектрических потерь или коэффициент диссипации.
На векторной диаграмме выше, системное напряжение отображено вдоль оси x. Проводящий электрический ток, то есть резистивная составляющая тока утечки, IR, также будет вдоль оси x. Поскольку емкостная составляющая тока утечки IC опережает системное напряжение на 90°, она будет отображена вдоль оси y. Теперь, общий ток утечки IL (IC + IR) образует угол δ (скажем) с осью y. Из приведенной выше диаграммы становится ясно, что отношение IR к IC является ничем иным, как tanδ или тангенс угла диэлектрических потерь.
Примечание: Этот угол δ известен как угол потерь.
Методика проведения теста тангенса угла диэлектрических потерь
Кабель, обмотка, трансформатор тока, трансформатор напряжения, изолирующий втулочный элемент, на которых предстоит провести тест тангенса угла диэлектрических потерь или тест коэффициента диссипации, сначала изолируют от системы. Затем на оборудование, изоляция которого подлежит проверке, подается очень низкочастотное испытательное напряжение.
Сначала применяется нормальное напряжение. Если значение тангенса угла диэлектрических потерь оказывается достаточно хорошим, то применяемое напряжение повышается до 1,5-2 раз нормального напряжения оборудования. Блок управления тангенсом угла диэлектрических потерь измеряет значения тангенса угла. Анализатор угла потерь подключается к блоку измерения тангенса угла для сравнения значений тангенса угла при нормальном и повышенном напряжении и анализа результатов.
Во время теста необходимо применять испытательное напряжение на очень низкой частоте.
Причина применения очень низкой частоты
На высоких частотах емкостное сопротивление изолятора снижается, увеличивая емкостную составляющую тока. Поскольку резистивная составляющая остается относительно постоянной, в зависимости от напряжения и проводимости изолятора, общая амплитуда тока также увеличивается.
Поэтому требуемая полная мощность для теста тангенса угла диэлектрических потерь станет достаточно высокой, что не практично. Поэтому, чтобы сохранить требования к мощности для этого теста коэффициента диссипации, требуется очень низкочастотное испытательное напряжение. Диапазон частот для теста тангенса угла диэлектрических потерь обычно составляет от 0,1 до 0,01 Гц, в зависимости от размера и природы изоляции.
Есть еще одна причина, по которой необходимо держать входную частоту теста как можно ниже.
Как известно,
Это означает, что коэффициент диссипации tanδ ∝ 1/f. Таким образом, на низкой частоте число тангенса угла диэлектрических потерь выше, и измерение становится проще.
Как предсказать результаты теста тангенса угла диэлектрических потерь
Существует два способа предсказания состояния системы изоляции во время теста тангенса угла диэлектрических потерь или теста коэффициента диссипации.
Первый способ - это сравнение результатов предыдущих тестов для определения ухудшения состояния изоляции вследствие старения.
Второй способ - это определение состояния изоляции непосредственно по значению tanδ, без необходимости сравнения результатов предыдущих тестов тангенса угла диэлектрических потерь.
Если изоляция идеальна, коэффициент потерь будет примерно одинаковым для всего диапазона испытательных напряжений. Но если изоляция недостаточна, значение тангенса угла диэлектрических потерь увеличивается в более высоком диапазоне испытательного напряжения.
Из графика видно, что значение тангенса угла диэлектрических потерь нелинейно увеличивается с увеличением испытательного напряжения на очень низкой частоте. Увеличение tanδ означает высокую резистивную составляющую электрического тока в изоляции. Эти результаты можно сравнить с результатами предыдущих тестов изоляторов, чтобы принять правильное решение о замене оборудования или нет.
