介質(zhì)損耗、介質(zhì)損耗角正切值、介質(zhì)損耗因數(shù)的基本形式

1.介質(zhì)損耗的基本形式

1)電導(dǎo)損耗

電導(dǎo)損耗是由電介質(zhì)中的泄漏電流引起的，氣體、液體和固體電介質(zhì)中都存在這種形式的損耗。電介質(zhì)中的泄漏電流與電源頻率無(wú)關(guān)，所以電導(dǎo)損耗在交、直流電壓下都存在。一般情況下，電介質(zhì)的電導(dǎo)損耗很小。當(dāng)電介質(zhì)受潮、臟污或溫度升高時(shí)，其電導(dǎo)損耗會(huì)急劇增大。

2)極化損耗

極化損耗是由有損極化引起的，在偶極性電介質(zhì)及復(fù)合電介質(zhì)中存在這種形式的損耗。在直流電壓下，由于極化的建立僅在加壓瞬間出現(xiàn)一次，與電導(dǎo)損耗相比可忽略不計(jì)。而在交流電壓下，隨著電壓極性的改變，不斷有極化建立，極化損耗的大小與電源的頻率有很大關(guān)系。在頻率不太高時(shí)，隨頻率升高極化損耗增大，當(dāng)頻率超過(guò)某一數(shù)值后，隨頻率升高，極化過(guò)程反而減弱，損耗減小。

3)游離損耗

游離損耗是由氣體電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下出現(xiàn)局部放電引起的。氣體電介質(zhì)及含有氣泡的液體、固體電介質(zhì)中都存在這種形式的損耗。游離損耗僅在外加電壓超過(guò)一定值時(shí)才出現(xiàn)，且隨電壓升高而急劇增大。

2.介質(zhì)損耗角正切

在直流電壓作用下，當(dāng)外施電壓低于介質(zhì)局部放電電壓時(shí)，介質(zhì)中的損耗主要由電導(dǎo)引起，所以只用體積電導(dǎo)率和表面電導(dǎo)率這兩個(gè)物理量就足以說(shuō)明問(wèn)題。在交流電壓作用下，除電導(dǎo)損耗外，還有極化損耗，僅用電導(dǎo)率來(lái)表征介質(zhì)損耗就不全面了，需要引入新的物理量介質(zhì)損耗、介質(zhì)損耗角正切值tanδ來(lái)表示此時(shí)介質(zhì)中的能量損耗。

圖3-11所示的三支路等值電路可以代表任何實(shí)際電介質(zhì)，不但適用于直流電壓，也適用于交流電壓。此等值電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖3-13和圖3-14所示的電阻電容并聯(lián)或串聯(lián)的等值電路。

在等值電路所對(duì)應(yīng)的相量圖中，φ為電壓、電流相量之間的夾角，即電路的功率因數(shù)角，δ為φ的余角，稱為介質(zhì)損耗角。

并聯(lián)等值電路中，，因此；

在串 聯(lián)等值電路中，，因此：

以上是對(duì)同一電介質(zhì)的兩種不同形式的等值電路進(jìn)行的分析，所以其功率損耗應(yīng)相等，比較式(3-12)和式(3-14)可知：

式(3-15)表明，同一電介質(zhì)用不同等值電路表示時(shí)，其等值電容是不相同的。通常tanδ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，所以1+tan2δ≈1，故Cp≈Cs，這時(shí)介質(zhì)損耗在兩種等值電路中可用同一公式表示，即： 

由式(3-11)與式(3-13)可得rs/Rp=tan2δ，可見(jiàn)rs遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Rp(因?yàn)橥ǔanδ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1)，因此串聯(lián)等值電路中的電阻要比并聯(lián)等值電路中的電阻小得多。并且，由上述分析可見(jiàn)，介質(zhì)損耗P與外加電壓U、電源角頻率ω及電介質(zhì)的等值電容C等因素有關(guān)，因此直接用P作為比較各種電介質(zhì)品質(zhì)好壞的指標(biāo)是不合適的。在上述各量均為給定值的情況下，P最后決定于tanδ，而tanδ=Ir/Ic是一個(gè)無(wú)量綱的量，它與電介質(zhì)的幾何尺寸無(wú)關(guān)，只反映介質(zhì)本身的性能。因此，在高電壓工程中常把tanδ作為衡量電介質(zhì)損耗的指標(biāo)，稱之為介質(zhì)損耗因數(shù)或介質(zhì)損耗角正切。