一、有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)的定義

介質(zhì) dielectric:能把帶電的導體隔開(kāi)的媒質(zhì)。

介質(zhì)損耗dielectric loss:絕緣材料在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導和介質(zhì)極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。

介質(zhì)損耗角 dielectric loss angle:在交變電場(chǎng)作用下電介質(zhì)內部流過(guò)的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數角)的余角(δ)。

(介質(zhì))損耗因數 dielectric dissipation factor:又稱(chēng)(介質(zhì))損耗角正切(loss tangent，tgδ)，介質(zhì)損耗角的正切值。

二、絕緣油的介質(zhì)損耗角的決定因素

絕緣油的介質(zhì)損耗通常以對介質(zhì)損耗角δ的正切值(tgδ)來(lái)表示，它由有功分量和無(wú)功分量?jì)刹糠纸M成。而有功分量又包括有效電流I(·)_i(直接在電場(chǎng)下的有功損耗)和吸收電流I(·)_r(在交流電壓下所形成的極化損耗)，無(wú)功部分就是電容電流I(·)_c(在高頻時(shí)還有電感電流)。這樣損耗值大小就是全部合成電流I(·)，見(jiàn)下圖。

絕緣油的介質(zhì)損耗相量圖

合成電流I(·)取決于有功電流，而在恒定的交流頻率下有效電流I(·)_i具有決定性的作用。實(shí)驗證明:有效電流I(·)_i與油的內分子狀況又有直接的關(guān)系，如在溫度影響下，黏度的變化是很好的例證。同時(shí)由于在不同黏度下，電子通過(guò)油中空穴的阻力是變化的，所以有效電流I(·)_i實(shí)際上也是溫度及黏度的函數。

一般油的介質(zhì)損耗角由下列三個(gè)主要因素所決定，即油的電導、空間電荷和雙極分子。

1.電導

油的電導所產(chǎn)生的損失是比較容易明了的，因為任何理想的介質(zhì)都是存在著(zhù)極微的導電性。目前發(fā)現的一切絕緣液體介質(zhì)中，幾乎沒(méi)有一個(gè)是絕對不導電的。油的電導與油中的雜質(zhì)有很大關(guān)系。對于含有雜質(zhì)包括水分)的絕緣油，其電導就是由這些雜質(zhì)的電阻率所決定的。

2.空間電荷

空間電荷是由油的電極化性質(zhì)所決定的，但油的電極化性質(zhì)對于運動(dòng)的離子速度來(lái)說(shuō)，又是由電場(chǎng)頻率所決定的。當頻率越高時(shí)，離子獲得的質(zhì)量越大，即離子在電場(chǎng)中互相牽制得越強，其介質(zhì)損耗值就會(huì )減小。

3.雙極分子

對于雙極分子，主要為電場(chǎng)下的中性分子轉變?yōu)闃O性分子之間的無(wú)功摩擦極性損耗，即熱損耗。如果電流的有功分量為常數時(shí)，這種無(wú)功分量所造成的熱損耗卻隨頻率的增高而增高(電感電流的增大)。在頻率f=10⁸ Hz時(shí):介質(zhì)損耗因數tgδ有一極大值存在。

在工頻和規定的90℃試驗溫度之下，損耗主要歸于油的電導。

三、雜質(zhì)對介質(zhì)損耗因數值的影響

在含有雜質(zhì)的絕緣油中，雜質(zhì)在電場(chǎng)作用下將形成電場(chǎng)偶極化損失，因而使油的介質(zhì)總損耗增加。品質(zhì)非常純凈的油為非極性分子，其介質(zhì)損耗因數主要決定于油的電導。

四、水分對介質(zhì)損耗因數值的影響

水分是影響介質(zhì)損耗因數的重要因素，即使對于品質(zhì)十分純凈、沒(méi)有發(fā)生氧化的油，當含有水分時(shí)，其對介質(zhì)損耗因數的影響也是十分顯著(zhù)。一般來(lái)說(shuō)，因水分造成介質(zhì)損耗的增大，是基于油的電導值的增大。我們知道，純水并不是導體。但是油中的水，卻因為溶解了某些低分子有機酸類(lèi)(它能充分地被纖維素吸附)，而這些酸類(lèi)又是絕緣油氧化不可避免的產(chǎn)物，因而成了良導體。

五、溫度對介質(zhì)損耗因數值的影響

1.好油

在一般情況下，介質(zhì)損耗因數與絕對溫度倒數成指數式關(guān)系變化。這是因為溫度可以改變油的物理性質(zhì)。在一定范圍內，黏度是取決于溫度的，因為溫度升高時(shí)油的黏度值減小，對油的電極化性質(zhì)來(lái)說(shuō)，由于其離子在電場(chǎng)中所獲得的平均速度與離子的牽移率有關(guān)，而離子的牽移率的增長(cháng)又與離子的質(zhì)量及油的黏度減低有關(guān)，所以當溫度增加時(shí)，使油的電導性能加強。

2.壞油

老化的油的介質(zhì)損耗因數值隨溫度變化比好油要快得多，例如在20℃時(shí)，如果老化的油的tgδ只相當于好油tgδ的2倍，那么在100℃就可能相差20倍。因此可能出現這種情況:油在20℃時(shí)tgδ合格，而在90℃時(shí)tgδ超過(guò)標準。所以應盡可能采用在較高的溫度進(jìn)行。當溫度提高到80~100℃，測得的介質(zhì)損耗值反映油的劣化及受潮程度的靈敏度較高，故GB/T 5654-2007《液體絕緣材料 相對電容率、介質(zhì)損耗因數和直流電阻率的測量》和GB/T 7595-2017 《運行中變壓器油質(zhì)量》中規定測定的溫度為 90℃。

通常認為初始值能較好地代表液體的實(shí)際狀態(tài)，因為在較高溫度下，介質(zhì)損耗因數會(huì )隨試樣加熱及恒溫時(shí)間而變化，甚至不加電場(chǎng)時(shí)也是如此，故要求在溫度一達到平衡時(shí)就測量絕緣油介質(zhì)損耗因數值。