Измерение тангенса угла диэлектрических потерь

Диэлектрические потери в изоляции характеризуются углом ди­электрических потерь. Как показано на рис. 9.13, то тангенс диэлектрических потерь tgδ определяется отношением активной составляющей тока в диэлектрике к емкостной составляющей:

(9.4)

Где I_а - активная составляющая тока через диэлектрик; I_С - реактивная составляющая тока через диэлектрик.

Рис. 9.13 – Векторная диаграмма токов через диэлектрик с потерями

Измерение величины tgδ, а не величины самих диэлектрических потерьмеет следующие преимущества:

(9.5)

1) величина tgδ как характеристика материала не зависит от размеров объекта, но позволяет обнаружить возникающие в изоляции дефекты, особенно если они распространены по всему объему;

2) величина tgδ может быть непосредственно измерена мостом пе­ременного тока.

Метод контроля изоляции путем измерения угла диэлектрических потерь является самым эффективным и распространенным. Он позволяет выявить следующие дефекты: увлажнение, воздушные (газовые) включения с процессами ионизации, неоднородности, загрязнения и др.

Измерения tgδ ведутся при напряжении до 10 кВ и частоте 50 Гц при помощи высоковольтных мостовых схем (мост Шеринга). Оценка состояния изоляции по значению tgδ предусматривается нормативами почти для всех видов изоляции. В зависимости от конструктивных особенностей объекта (заземлен один электрод или нет) используется нормальная или перевернутая схема моста Шеринга.

По нормальной схеме обычно выполняются измерения в лабораториях, а также измерения межфазной изоляции (кабель, трансформатор и т. п.). При этом оба электрода испытываемого объекта изолированы от земли (рис. 9.14), при перевернутой схеме один из электродов объекта измерения заземлен (рис. 9.15).

Напряжение питания моста создается с помощью высоковольтного трансформатора Т2 и регулировочного трансформатора Т1.

В схеме моста содержится эталонный воздушный конденсатор C_o, магазин сопротивлений R3, образцовый резистор R4 и магазин емкостей C4. Испытуемый объект обозначен C_x. Равновесие моста устанавливается с помощью нуль-индикатора НИ, разрядники F1 и F2 защищают элементы моста от токов короткого замыкания в случае пробоя испытуемого образца. Измерительные цепи экранированы с целью защиты от паразитных емкостных токов, для чего внутренний экран всегда присоединен к нижней точке моста Д. Корпус прибора (внешняя линия) заземлен.

Рис. 9.14 – Нормальная схема измерений с помощью моста Шеринга

На работу моста сильное влияние оказывают внешние электрические и магнитные поля от соседних высоковольтных сильноточных установок. Чтобы уменьшить ошибки, вызванные помехами, проводят два измерения с поворотом фазы питающего напряжения на 180 градусов,

Рисунок 9.15 – Перевернутая схема измерений с помощью моста Шеринга

Кроме влияния внешних полей на испытуемую изоляцию, возможно влияние и на весьма чувствительные цепи нуль-индикатора, представляющего собой резонансный усилитель, настроенный на частоту 50 Гц. Для частичной компенсации влияния предусматривается переключение выводов нуль-индикатора на 180° в измерительной диагонали моста.