Контроль тангенса угла диэлектрических потерь (tg 8)

Этот метод базируется на явлении электрической поляриза­ции. Процесс поляризации в реальных диэлектриках сопро­вождается рассеянием энергии W, т.е. диэлектрическими поте­рями, которые характеризуются величиной tg 8.

Измерения tg δ изоляции являются одним из основных и наиболее рас­пространенных методов контроля состояния высоковольтных изоляционных конструкций, так как в большинстве случаев ухудшение качества изоляции (особенно загряз­нение или увлажнение) сопровождается значительным увеличением диэлектрических потерь.

Чем больше tg 5, тем менее совершенен диэлектрик как элек­троизоляционный материал.

По значению tg 8 можно установить наличие в изоляции различных по характеру дефектов. Однако дефекты одного и того же типа, но разных размеров, неодинаково влияют на результаты измерений и поэтому обнаруживаются с разной чув­ствительностью. Объясняется это тем, что tg 8 испытуемой изо­ляции из нескольких различных материалах представляет со­бой средневзвешенную частотную величину.

Измерение tg 8 производится специальным высоковольтным мостом переменного тока (рис 5.).

Рис. 5. Принципиальная схема изме­рения тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции

C_X=C₀R₄/R₃ и tg δ = ωR₄C₄

где С_х и C₀ — емкости соответственно испытуемой изо­ляции и эталонного конденсатора.

В мостах сопротивление R₄ устанавливают равным 10⁴/л, или 3184 Ом, поэтому при частоте 50 Гц tg δ= = ωR₄С₄=10⁶С⁴.

Таким образом, tg 6 численно равен емкости С₄, вы­раженной в микрофарадах. В связи с этим шкалы ручек емкости С₄ снабжены делениями, непосредственно ука­зывающими величину измеренного tg δ, %.

Прак­тическая реализация метода измерения tg 8 заключается в сле­дующем: испытуемый объект включается в одно из плеч моста. К мосту прикладывается напряжение — при профилактических испытаниях измерения производятся при U < 10 кВ независимо от номинального напряжения оборудования. Далее уравнове­шивается мост и производится отсчет tg 5 по шкале прибора.

Достоинства:

> метод прост, т.к. позволяет осуществить непосредствен­ное измерение tg 8 при несложной схеме испытательной ус­тановки;

> существует некоторая корреляционная связь между U и tg 8.

Недостатки:

• величина tg 8 зависит от протяженности диэлектрика и его влажности;

• стабилизация tg 8 изоляции наступает через несколько со­тен часов эксплуатации при номинальных значениях напряжения U_H, влажности и температуры, а затем длительное время остает­ся постоянным, поэтому измерение tg 8 позволяет выявить неко­торые дефекты только в комплексе с другими методами.

Измерения tgδв условиях внешних влияний. Экра­нировать саму изоляционную конструкцию, подвергае­мую испытаниям, в условиях эксплуатации невозможно. Поэтому при измерениях tg б на действующих подстан­циях, вблизи от работающего под напряжением обору­дования, избежать внешних влияний, как правило, не удается.

Рис. 6. Влияние на измерительный мост оборудования, работающе­го под напряжением.

Схема влияния через емкость работающего оборудо­вания на токоведущие части испытуемой конструкции условно показана на рис. 6,а. В общем случае влияние могут оказывать несколько расположенных рядом аппа­ратов. Тогда емкость Свл и э. д. с. Евл на схеме заме­щения (рис. 6,б) следует рассматривать как эквива­лентные.

Чтобы уменьшить ошибку, обусловленную внешним влиянием, производят два измерения с изменением фазы испытательного напряжения на 180°. Величину tg δ ис­пытуемой изоляции определяют как среднее или средне­взвешенное двух измерений, т. е. по формуле

Полное устранение ошибки от внешнего влияния до­стигается при подборе фазы испытательного на­пряжения (с помощью фазорегулятора ФР).