变压器绝缘材料.pdf

第40卷第1期
Vol 40 No
2003年1月
7RANTORIR
January 20
学习
TRANSFORMER NSULATING
MATERIALS
2.3介质损耗
2.3.1电介质损耗
在交流电压作用下,电介质中的部分电能将转
变成热能,这部分能量叫做介质损耗。它主要是由导
电和缓慢松驰极化引起的,它又是导致电介质发生
热击穿的根源。通常把单位肘问内消耗的能量叫做
介质损耗功率
2.3.2电介质损耗的形式
t
2.3.2.1游离损耗
游离损耗是较高电场强度下气态电介质的特
性,是介质中的气泡或气体介质本身处在某一高场
强下,气体开始局部放电(游离放电)引起的能量损
耗
2.3.2.2偶极损耗
在液体、固体介质中出于偶极子转向引起的损
耗,称为偶极损耗,它受电场频率、介质温度的影响
较大。
电导损耗
由电导引起的损耗称为电导损耗。若介质中损
图2-7电介质在交变电场作用下的等值电路及相量图
耗主要由电导引起,则单位体积内消耗的功率为:
i-一瞬时充电电流(相位超前电压90°)
ia一由极化引起的吸收电流
式中
体积电导率
出极化引起的吸收电流有功分量,相位与电压相同
出极化引起的吸收电流无功分量,相位超前电压90°
外施场强
i一由电导引起的泄漏电流,相位与电压相同
2.3.2.4不均匀介质损耗
b-功率因数角δ-一介质损失角
不均匀介质损耗也称之夹层极化损耗,即在分
P=".cosp=u(ia+)=u(i+ tan
层面上:积聚空间电荷过程中的极化现象引起的能量
损耗。
tano=u"o.tan(
2.3.3介质损耗因数tan
图2-7为电介质在交变电场作用下的等值电式中tan8-介质损耗因数
路图及相量图。
C、-一介质的等值电容
从图2-7可以看出,o+i为有功电流,i+i。为
电源的角频率
无功电流。无功电流?称为介质损耗因数,过
有功电流
电源电压
由2-3式可以看出,当试样的几何尺寸确定,
去一般称为介质损耗角正切值。工程上常用tanδ作则C、是定值,电源确定,电压ル和角频率o也是定
为衡量电介质损耗的参数。
值,P的大小则决定了tan8值的大小。
在交变电场作用下,电介质的损耗为
2.3.4影响介质损耗的因素
王树森:变压器绝缘材料(3)
tano
TRT I
温度℃
图2-9电介质tan6与温度关系
2.3.4.2温度对tanδ的影响
图2-8电介质tan6、P与f的关系
如图2-9所示,随着温度的升高,在温度下
极驰时间o-一角频率一最小频率介电系数值
tanδ出现峰值,当<最大频率介电系数值P一单位体积介质损耗功率
在电场方向定向,所以温度上升tanδ下降,出现最
tan8一介质损耗因数
导电率E一电场强度
小值。当>2,由于电导随温度作指数曲线上升,此
时tan8值由电导损耗決定,亦按指数的规律上升。
因为介质损耗是出介质的电导和极化个因
2.3.4.3某些绝缘材料tanお与温度的关系。
素所引起的,故所有影响介质电阻和极化的因素,
即频率、温度、湿度和电场强度都会影响介质损耗。
某些绝缘材料tan8在不同的温度下tanδ值如
表2-4所示。
4.1频率对介质损耗的影响
.4.4湿度对tanδ的影响
如图2-8所示,在温度不变时,tan8在某一频
在电器设备中,大多数具有不均匀的绝缘结
率处(此时on=V-≈1,是频率很低的介电系构,如变压器中的油纸绝缘结构,它们的介质损耗,
数,8。是频率很高时的介电系数,是极驰时间)出除有电导损耗和偶极损耗之外,还附有夹层极化损
现高峰,而P值増长很快;在低频区(のr<1),P值出耗,也就是在分层积聚空间电荷过程中的极化现象
起能量损耗。电介质吸湿后,其电导损耗増大,也
电导決定,P=rE,而tan8=-「,与频率成反比;在
使夹层损耗増大。此影响对于极性电介质或多孔材
高频区(此时の7>1anδ降低很快。虽然每周期的料特别严重。如纸内水分含量从4%上:升10%,其
损耗很小,但因每秒周期多,P值仍很大。因此,高频tanδ值可增加100倍。
时,必须采用tanδ很小的绝缘材料
3.4.5电场强度对tan8的影响
当电介质存在
表2-4某些干式变压器所用绝缘材料tanδ在不同温度下的值
夹层极化时,自由离
lano/@c
材料名称
子随电场强度的增
室温80℃90℃:100℃10℃C:120℃:130℃140℃c150℃.160℃C180
加而増加,从而使
1032三聚腊胶醇酸漆
0.824.58.110.2117.12327
tanδ也随之增加。当
24.32醇酸玻璃漆布
1.45132.05
51.65
63.74
施加在电介质上电
6530聚酯薄膜玻璃布禾软复合材料10.8515
1.5.8419.15
17.6
压増加到某一值时,
聚酯维非织布
0.40.5
1.5013.01
DMD
0.2611.021.712.412.813.194.06
电介质内部的气泡
SDMSD
0.241.56
2.7
3.0
3.27
8.97
或电极边缘电场集
NMN
0.510.75
1.75
2.7
中的某处,会出现局
9116聚酯业胲浸溃漆
0.
4.03
8.8623.7
部游离放电,tanδ突
Nomex纸
0.10.15
0.20
0.275
0.365
0.4910.81
然显著増大,这一电
聚酰亚胺薄膜
0.0910.055
0.087
0.085
0.095
0.10510.13
压值。称为起始游
有机硅玻璃漆布
1.8510.18
0.2.5
0.5
1.1312.731907」离电压。工程上经常
NIN
0.60.5
1.65
2.4
853.0
进行起始游离电压