介質損耗的電能轉化成熱能,不但浪費了電能,而且還會使絕緣介質發熱。根據絕緣介質在交流電場中產生損耗機理的不同可分為三種損耗形式:電導損耗、極化損耗和局部放電損耗。電子極化和原子極化產生的損耗很小可以忽略不計,但是偶極子轉向極化和空間電荷極化產生的損耗遠遠超過電導產生的損耗,而且損耗因極化強度的增大而增大;絕緣介質中的氣泡等雜質在發生局部放電的過程中也會產生電能損耗。由此可知,影響絕緣介質損耗的因素有電場頻率、溫度、水份及其他雜質。
在交流電場下,絕緣介質中的電流不僅有與交流電壓相位相差900的容性電流幾,還有與交流電壓同相位的阻性電流Ir。容性電流Ic不產生損耗,稱為無功電流,阻性電流人產生損耗,稱為有功電流。用一RC組成的等效阻抗來表示有介質損耗的絕緣介質,如圖所示。容性電流Ic和阻性電流Ir的存在,使得交流電壓U和總電流I的夾角不再是90°,存在很小的介質損耗角δ。介質損耗角正切值tanδ,又稱介質損耗因數,是指絕緣介質有功功率Pr與無功功率Pc的比值,是特征絕緣介質在交流電場中損耗電能的特征參數。因此,檢測絕緣的介質損耗可以通過檢測介質損耗角δ來實現。
絕緣等效電路和相量圖
介質損耗角因數tanδ | <0.2% | 0.2%-5% | ≥5% |
絕緣狀態評估 | 絕緣良好 | 有水樹枝等形成 | 絕緣不良 |
介質損耗反映的是電纜整體的絕緣性能,對個別較集中的、不會引起整體tanδ變化的缺陷往往不敏感。目前,常用的介質損耗的檢測方法有電橋法、諧振法和瓦特表法。當tanδ很小時,國內有的研究單位直接通過傳感器取得電壓、電流信號,通過傅里葉變換,消除高次諧波,獲得基波電流和基波電壓,通過計算得出tanδ值。