介質(zhì)損耗/功率因子測(cè)試鮮為人知的事實(shí) 

PF測(cè)試廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備如電力變壓器、斷路器、發(fā)電機(jī)和電纜。 隨著時(shí)間推移找出PF值的趨勢(shì)，可以幫助檢測(cè)一些絕緣問題如污染、高水分含量和空隙。勵(lì)磁電流測(cè)試可與 PF測(cè)試一同進(jìn)行，也可以檢測(cè)電力變壓器繞組的絕緣故障。  

損耗/功率因子與電壓損耗因素測(cè)試通常在10 kV進(jìn)行，或?qū)⒆x數(shù)轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于10 kV。進(jìn)行PF測(cè)試的最佳電壓是一個(gè)經(jīng)常辯論的話題，現(xiàn)時(shí)市面上的設(shè)備容許測(cè)試電壓在27 V至12 kV進(jìn)行。究竟哪個(gè)測(cè)試電壓足以進(jìn)行準(zhǔn)確和可靠的測(cè)量呢？答案取決于測(cè)試樣本的類型和測(cè)試條件。 

大多數(shù)電力變壓器采用油紙絕緣系統(tǒng)，當(dāng)測(cè)試電壓進(jìn)行測(cè)量PF函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出平坦響應(yīng)。然而，馬達(dá)和發(fā)電機(jī)通常有干式或固體絕緣，其PF值可能會(huì)隨測(cè)試電壓改變。PF值會(huì)隨著測(cè)試電壓提高而增加，這是由于固體絕緣中幾乎一定存在的空隙所做成。 PF值作為測(cè)試電壓的函數(shù)上升是對(duì)應(yīng)著空隙中電離的增加。 

業(yè)界將測(cè)試電壓標(biāo)準(zhǔn)定為10 kV的原因之一是基于抵抗靜電干擾的能力。在高壓變電站操作的電力變壓器會(huì)受到許多電氣噪音和干擾的影響，高壓測(cè)試信號(hào)能提供更佳的信雜比，從而得到更精確的測(cè)量結(jié)果。在高壓變電站的測(cè)量設(shè)備是要求有很高的抗干擾能力，因?yàn)榻^緣測(cè)試的測(cè)試電流非常低，而干擾水平則可高達(dá)測(cè)試電流的20倍。 

負(fù)功率因子值 

在完美的絕緣，PF值應(yīng)為零。在現(xiàn)實(shí)中，任何接近零的數(shù)值均被認(rèn)為是表示了一個(gè)良好的絕緣系統(tǒng)。 PF測(cè)試設(shè)備經(jīng)常嘗試測(cè)量單個(gè)電容器，但如果被測(cè)的電容有一些虛擬電路，測(cè)量結(jié)果便會(huì)很奇怪。例如，當(dāng)對(duì)套管、三繞組變壓器或旋轉(zhuǎn)機(jī)械的相間絕緣執(zhí)行測(cè)試時(shí)，PF值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)的。

PF是測(cè)量絕緣中損失的瓦特，負(fù)PF即是指產(chǎn)生瓦特。明顯地，絕緣不能產(chǎn)生電力，所以負(fù) PF值不是真的，但是這也告訴我們，絕緣沒有表現(xiàn)為預(yù)期的電容。

一些表面泄漏很高的樣本也會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)值。如圖 1所示，虛擬電路引入一道電流（Is），改變了測(cè)量中測(cè)試電流（IT）的相角。表面損耗電流（Is）主要是電阻（Rs），相對(duì)于施加電壓而言是一個(gè)很小的相角。這個(gè) Rs與測(cè)試中主要絕緣的并行路徑可能會(huì)引致電容耦合（Cc）的出現(xiàn)。

表面損耗電流（Is）的相角縮小可引致負(fù)PF值。已量度的測(cè)試電流（IT）是總電流（INET）和表面損耗電流（Is）的矢量差。在UST或GST配置，這些表面損耗會(huì)令已量度的測(cè)試電流（IT）相角大于90 º，結(jié)果引致負(fù) PF值。 

了解負(fù) PF值何來是很重要的。于一些樣本而言，這只是一個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)果，例如，變壓器繞組間存在靜電接地屏蔽。在其它情況下，遇到負(fù)PF值時(shí)用家應(yīng)考慮根據(jù)最佳的測(cè)試方法去除所有外在影響，如核實(shí)正確的接地電路，清洗套管外部表面，避免不利的天氣情況和有效地使用屏蔽電路。假若采取這些預(yù)防措施后仍重復(fù)得到負(fù)數(shù)值，可能是由于污染或差劣的絕緣系統(tǒng)。

勵(lì)磁電流與電壓 

勵(lì)磁電流測(cè)試通常會(huì)與PF測(cè)試一同進(jìn)行，它是一種電壓依賴性測(cè)試，通常是在UST模式進(jìn)行。 與PF測(cè)試一樣，勵(lì)磁電流讀數(shù)會(huì)采用線性近似的方法正?；?/SPAN>10 kV或同等值。當(dāng)處理高電感的樣本如電力變壓器時(shí)，電壓和電流之間的關(guān)系不會(huì)是線性的。假設(shè)以一個(gè)線性關(guān)系去確定10 kV同等的勵(lì)磁只會(huì)得出近似值，因此，如果要追蹤勵(lì)磁電流的歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)，在相同的電壓執(zhí)行測(cè)試是很重要的。在不同的電壓執(zhí)行測(cè)試然后修正至10 kV是無可比較的。當(dāng)要評(píng)估線匝絕緣的問題時(shí)，趨勢(shì)數(shù)據(jù)十分重要。

當(dāng)在三角繞組執(zhí)行勵(lì)磁電流測(cè)量時(shí)，將三角配置的第三腳接地是很重要的，就如圖 3所示。由于勵(lì)磁電流是一個(gè)UST測(cè)試，將第三腳接地可消除在測(cè)量電路中另外兩個(gè)繞組流動(dòng)的電流。根據(jù)各繞組的電感和電阻，如果不將第三腳接地，測(cè)量結(jié)果將較真實(shí)讀數(shù)高約30％至50％。

磁化核心變壓器會(huì)表現(xiàn)出比正常變壓器更高的測(cè)量勵(lì)磁電流。 IEEE62-1995節(jié)6.1.3.4指出：「如果在測(cè)試結(jié)果中觀察到一個(gè)顯著的變化，唯一可排除剩磁效應(yīng)的可靠方法是將變壓器的核心消磁。所討論會(huì)影響到勵(lì)磁電流測(cè)量的因素，應(yīng)在執(zhí)行測(cè)試前緊記。

PF讀數(shù)的溫度修正系數(shù)

損耗因素值是十分依賴于溫度的。IEEE C57.12.90節(jié)10.10.4附注3 (b) 指出：「經(jīng)驗(yàn)證明，功率因素隨溫度的變化是巨大和不穩(wěn)定的，因此，沒有單一的修正曲線能適合所有情況?！贡M管如此，傳統(tǒng)地，修正系數(shù)表以20 ° C為基準(zhǔn)收集所有數(shù)據(jù)，只有在相同的溫度下采取一個(gè)樣本的PF值，或準(zhǔn)確地修正至相同的溫度，然后采取的PF值才有比較的必要。對(duì)于不同的樣本，溫度變化對(duì)PF值的影響各有不同，甚至同一個(gè)樣本隨著老化，它對(duì)溫度依賴性也隨之增加。溫度修正系數(shù)是高度依賴絕緣材料、其結(jié)構(gòu)、老化情況、受潮或污染的存在以及其它影響因素。然而，溫度修正系數(shù)是基于平均值的。由于每個(gè)測(cè)試物是獨(dú)一無二的，使用這些平均修正會(huì)帶來錯(cuò)誤。新的變壓器相對(duì)地對(duì)溫度的依賴性較弱，使用標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)表會(huì)過度補(bǔ)償。隨著對(duì)象老化，同一個(gè)平均修正系數(shù)會(huì)不足以補(bǔ)償，錯(cuò)誤因而產(chǎn)生。找出PF值的趨勢(shì)于下半個(gè)壽命周期變得更加關(guān)鍵。在這下半個(gè)壽命周期，因?yàn)闇囟葘?duì)絕緣的影響增加了，修正系數(shù)應(yīng)會(huì)更大。使用平均系數(shù)會(huì)導(dǎo)致不正確趨勢(shì)和不準(zhǔn)確地估計(jì)對(duì)象剩余的健康壽命。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)62-1995指出：「應(yīng)避免在低于冰點(diǎn)的溫度進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)檫@可能會(huì)顯著地影響測(cè)量結(jié)果。執(zhí)行此測(cè)試的首要原因是檢測(cè)絕緣內(nèi)的水份的能力。冰和水的電氣特性有很大分別，探測(cè)冰的存在比探測(cè)水的存在更難，有時(shí)更是不可能的?！褂谶^高或過低的溫度測(cè)量 PF可能導(dǎo)致錯(cuò)誤，IEEE建議于接近20 ° C執(zhí)行PF測(cè)試，然而，事實(shí)上并不是經(jīng)常能夠?qū)⒃嚇咏禍鼗蚣訜嶂?/SPAN>20° C。

幸運(yùn)的是，新技術(shù)使我們能夠準(zhǔn)確地修正PF值到20 ° C，而不需要采用修正系數(shù)表上得出的平均值。利用介電頻率響應(yīng)（DFR）技術(shù)，可以確定每個(gè)測(cè)試對(duì)象獨(dú)一的溫度修正系數(shù)，這是因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟群皖l率測(cè)量的 PF會(huì)對(duì)應(yīng)于在不同溫度和頻率下測(cè)量的PF。因此，通過在不同的頻率測(cè)量PF，可以確定該測(cè)試對(duì)象對(duì)溫度的依賴性。利用這種技術(shù)，PF可以在任何絕緣溫度進(jìn)行測(cè)量[5° C - 50° C]，然后準(zhǔn)確地修正到20° C。 

總結(jié)

電器由于絕緣老化而發(fā)生故障，一個(gè)積極主動(dòng)的方法是監(jiān)測(cè)絕緣系統(tǒng)的完整性及防止此類故障發(fā)生的關(guān)鍵，或至少可預(yù)期這些故障。介質(zhì)損耗/功率因素診斷測(cè)試是確定絕緣質(zhì)量的重要工具，同時(shí)可以估算其剩余的健康壽命。要知道耗損因素讀數(shù)是取決于各種因素的，測(cè)試電壓、靜電干擾、溫度、濕度、表面耗損及其它參數(shù)都可以大大地影響 PF測(cè)量。更好地了解這些參數(shù)的影響將有助獲得更精確的測(cè)量，從而在決策過程時(shí)可以依靠。