탄델타 시험 | 손실각 시험 | 소산인자 시험

탄델타 테스트의 원리

순수한 절연체가 라인과 지구 사이에 연결되면, 이는 콘덴서처럼 작동합니다. 이상적인 절연체에서, 절연 재료가 유전체 역할을 하는 경우 100% 순수하므로, 전기 전류는 절연체를 통과하는 전류의 캐패시터 성분만 있습니다. 이상적인 절연 재료에서는 불순물이 0%이므로, 라인에서 지구로 흐르는 전류의 저항성 성분은 없습니다.

순수한 콘덴서에서, 캐패시터 전류는 적용된 전압보다 90o 앞서갑니다.
실제로, 절연체는 100% 순수하게 만들 수 없습니다. 또한 절연체의 노화로 인해 먼지와 습기 같은 불순물이 들어가게 됩니다. 이러한 불순물은 전류에 도전 경로를 제공합니다. 결과적으로, 라인에서 지구로 흐르는 누설 전류에는 저항성 성분이 포함됩니다.

따라서, 좋은 절연체의 경우, 이 누설 전류의 저항성 성분은 매우 낮습니다. 다른 방법으로, 전기 절연체의 건강 상태는 저항성 성분과 캐패시터 성분의 비율로 결정할 수 있습니다. 좋은 절연체의 경우, 이 비율은 매우 낮습니다. 이 비율은 일반적으로 tanδ 또는 tan 델타로 알려져 있습니다. 때때로 이는 소산 요인이라고도 합니다.

위 벡터 다이어그램에서, 시스템 전압은 x축에 그려집니다. 도전 전류 즉, 누설 전류의 저항성 성분 IR도 x축에 위치합니다.
누설 전류의 캐패시터 성분 IC는 시스템 전압보다 90o 앞서가므로, y축에 그려집니다.
이제, 전체 누설 전류 IL(Ic + IR)는 y축과 각 δ(예를 들면)를 형성합니다.
다이어그램에서, IR 대 IC의 비율은 tanδ 또는 tan 델타입니다.

참고: 이 δ 각도는 손실 각도로 알려져 있습니다.

탄델타 테스트 방법

케이블, 와인딩, 전류 변환기, 전압 변환기, 변압기 부싱 등에 탄델타 테스트 또는 소산 요인 테스트를 수행하기 위해, 먼저 해당 장비는 시스템에서 분리됩니다. 절연체를 테스트할 장비에 매우 낮은 주파수의 테스트 전압이 적용됩니다.

먼저, 정상 전압이 적용됩니다. 만약 tan 델타 값이 충분히 좋다면, 적용 전압은 장비의 정상 전압의 1.5배에서 2배로 증가시킵니다. tan 델타 제어 장치가 tan 델타 값을 측정합니다. 손실 각도 분석기는 tan 델타 측정 장치에 연결되어 정상 전압과 고전압에서의 tan 델타 값을 비교하고 결과를 분석합니다.

테스트 중에는 매우 낮은 주파수의 테스트 전압을 적용하는 것이 필수적입니다.

매우 낮은 주파수를 적용하는 이유

적용 전압의 주파수가 높으면, 절연체의 캐패시터 반응도가 낮아지고, 따라서 캐패시터 전류 성분이 높아집니다. 저항성 성분은 거의 고정되며, 이는 적용 전압과 절연체의 전도성에 따라 달라집니다. 고주파에서 캐패시터 전류가 크므로, 캐패시터와 저항성 성분의 벡터 합의 진폭도 커집니다.

따라서, tan 델타 테스트에 필요한 표면 전력은 충분히 높아지게 되는데, 이는 실용적이지 않습니다. 따라서 이 소산 요인 테스트의 전력 요구량을 낮추기 위해서는 매우 낮은 주파수의 테스트 전압이 필요합니다. 탄델타 테스트의 주파수 범위는 일반적으로 절연체의 크기와 특성에 따라 0.1 Hz부터 0.01 Hz까지입니다.

테스트 입력 주파수를 가능한 한 낮게 유지해야 하는 또 다른 이유가 있습니다.

우리가 알고 있듯이,

즉, 소산 요인 tanδ ∝ 1/f입니다.
따라서, 낮은 주파수에서 tan 델타 값은 더 높아지고, 측정이 더 쉬워집니다.

탄델타 테스트 결과 예측 방법

탄델타 또는 소산 요인 테스트 중에 절연 시스템의 상태를 예측하는 두 가지 방법이 있습니다.

첫 번째 방법은, 이전 테스트 결과를 비교하여 노화 효과로 인한 절연 상태의 악화를 판단하는 것입니다.

두 번째 방법은, tanδ 값 자체로 절연 상태를 결정하는 것입니다. 이전 탄델타 테스트 결과와의 비교가 필요하지 않습니다.

절연체가 완벽하다면, 모든 테스트 전압 범위에서 손실 계수가 거의 동일할 것입니다. 그러나 절연체가 충분하지 않다면, 높은 테스트 전압 범위에서 tan 델타 값이 증가합니다.

그래프에서 알 수 있듯이, tan 및 델타 값은 매우 낮은 주파수의 테스트 전압이 증가함에 따라 비선형적으로 증가합니다. 증가하는 tan&δ는, 절연체 내에서 높은 저항성 전류 성분을 의미합니다. 이러한 결과는 이전에 테스트된 절연체의 결과와 비교하여, 장비를 교체할지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

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