介質損耗、介質損耗角正切值、介質損耗因數的基本形式

1.介質損耗的基本形式

1)電導損耗

電導損耗是由電介質中的泄漏電流引起的，氣體、液體和固體電介質中都存在這種形式的損耗。電介質中的泄漏電流與電源頻率無關，所以電導損耗在交、直流電壓下都存在。一般情況下，電介質的電導損耗很小。當電介質受潮、臟污或溫度升高時，其電導損耗會急劇增大。

2)極化損耗

極化損耗是由有損極化引起的，在偶極性電介質及復合電介質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一次，與電導損耗相比可忽略不計。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系。在頻率不太高時，隨頻率升高極化損耗增大，當頻率超過某一數值后，隨頻率升高，極化過程反而減弱，損耗減小。

3)游離損耗

游離損耗是由氣體電介質在電場的作用下出現局部放電引起的。氣體電介質及含有氣泡的液體、固體電介質中都存在這種形式的損耗。游離損耗僅在外加電壓超過一定值時才出現，且隨電壓升高而急劇增大。

2.介質損耗角正切

在直流電壓作用下，當外施電壓低于介質局部放電電壓時，介質中的損耗主要由電導引起，所以只用體積電導率和表面電導率這兩個物理量就足以說明問題。在交流電壓作用下，除電導損耗外，還有極化損耗，僅用電導率來表征介質損耗就不全面了，需要引入新的物理量介質損耗、介質損耗角正切值tanδ來表示此時介質中的能量損耗。

圖3-11所示的三支路等值電路可以代表任何實際電介質，不但適用于直流電壓，也適用于交流電壓。此等值電路可進一步簡化為圖3-13和圖3-14所示的電阻電容并聯或串聯的等值電路。

在等值電路所對應的相量圖中，φ為電壓、電流相量之間的夾角，即電路的功率因數角，δ為φ的余角，稱為介質損耗角。

并聯等值電路中，，因此；

在串 聯等值電路中，，因此：

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

式(3-15)表明，同一電介質用不同等值電路表示時，其等值電容是不相同的。通常tanδ遠遠小于1，所以1+tan2δ≈1，故Cp≈Cs，這時介質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rs遠遠小于Rp(因為通常tanδ遠遠小于1)，因此串聯等值電路中的電阻要比并聯等值電路中的電阻小得多。并且，由上述分析可見，介質損耗P與外加電壓U、電源角頻率ω及電介質的等值電容C等因素有關，因此直接用P作為比較各種電介質品質好壞的指標是不合適的。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是一個無量綱的量，它與電介質的幾何尺寸無關，只反映介質本身的性能。因此，在高電壓工程中常把tanδ作為衡量電介質損耗的指標，稱之為介質損耗因數或介質損耗角正切。