介質(zhì)損耗/功率因子測試鮮為人知的事實 

PF測試廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備如電力變壓器、斷路器、發(fā)電機和電纜。 隨著時間推移找出PF值的趨勢，可以幫助檢測一些絕緣問題如污染、高水分含量和空隙。勵磁電流測試可與 PF測試一同進行，也可以檢測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試通常在10 kV進行，或?qū)⒆x數(shù)轉(zhuǎn)換為相當于10 kV。進行PF測試的最佳電壓是一個經(jīng)常辯論的話題，現(xiàn)時市面上的設(shè)備容許測試電壓在27 V至12 kV進行。究竟哪個測試電壓足以進行準確和可靠的測量呢？答案取決于測試樣本的類型和測試條件。 

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

業(yè)界將測試電壓標準定為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受到許多電氣噪音和干擾的影響，高壓測試信號能提供更佳的信雜比，從而得到更精確的測量結(jié)果。在高壓變電站的測量設(shè)備是要求有很高的抗干擾能力，因為絕緣測試的測試電流非常低，而干擾水平則可高達測試電流的20倍。 

負功率因子值 

在完美的絕緣，PF值應(yīng)為零。在現(xiàn)實中，任何接近零的數(shù)值均被認為是表示了一個良好的絕緣系統(tǒng)。 PF測試設(shè)備經(jīng)常嘗試測量單個電容器，但如果被測的電容有一些虛擬電路，測量結(jié)果便會很奇怪。例如，當對套管、三繞組變壓器或旋轉(zhuǎn)機械的相間絕緣執(zhí)行測試時，PF值有時會出現(xiàn)負數(shù)的。

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

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

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

了解負 PF值何來是很重要的。于一些樣本而言，這只是一個設(shè)計的結(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PF值時用家應(yīng)考慮根據(jù)最佳的測試方法去除所有外在影響，如核實正確的接地電路，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。假若采取這些預防措施后仍重復得到負數(shù)值，可能是由于污染或差劣的絕緣系統(tǒng)。

勵磁電流與電壓 

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

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

磁化核心變壓器會表現(xiàn)出比正常變壓器更高的測量勵磁電流。 IEEE62-1995節(jié)6.1.3.4指出：「如果在測試結(jié)果中觀察到一個顯著的變化，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。所討論會影響到勵磁電流測量的因素，應(yīng)在執(zhí)行測試前緊記。

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。」盡管如此，傳統(tǒng)地，修正系數(shù)表以20 ° C為基準收集所有數(shù)據(jù)，只有在相同的溫度下采取一個樣本的PF值，或準確地修正至相同的溫度，然后采取的PF值才有比較的必要。對于不同的樣本，溫度變化對PF值的影響各有不同，甚至同一個樣本隨著老化，它對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。由于每個測試物是獨一無二的，使用這些平均修正會帶來錯誤。新的變壓器相對地對溫度的依賴性較弱，使用標準系數(shù)表會過度補償。隨著對象老化，同一個平均修正系數(shù)會不足以補償，錯誤因而產(chǎn)生。找出PF值的趨勢于下半個壽命周期變得更加關(guān)鍵。在這下半個壽命周期，因為溫度對絕緣的影響增加了，修正系數(shù)應(yīng)會更大。使用平均系數(shù)會導致不正確趨勢和不準確地估計對象剩余的健康壽命。

IEEE標準62-1995指出：「應(yīng)避免在低于冰點的溫度進行測試，因為這可能會顯著地影響測量結(jié)果。執(zhí)行此測試的首要原因是檢測絕緣內(nèi)的水份的能力。冰和水的電氣特性有很大分別，探測冰的存在比探測水的存在更難，有時更是不可能的?！褂谶^高或過低的溫度測量 PF可能導致錯誤，IEEE建議于接近20 ° C執(zhí)行PF測試，然而，事實上并不是經(jīng)常能夠?qū)⒃嚇咏禍鼗蚣訜嶂?/SPAN>20° C。

幸運的是，新技術(shù)使我們能夠準確地修正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)，可以確定每個測試對象獨一的溫度修正系數(shù)，這是因為在一定的溫度和頻率測量的 PF會對應(yīng)于在不同溫度和頻率下測量的PF。因此，通過在不同的頻率測量PF，可以確定該測試對象對溫度的依賴性。利用這種技術(shù)，PF可以在任何絕緣溫度進行測量[5° C - 50° C]，然后準確地修正到20° C。 

總結(jié)

電器由于絕緣老化而發(fā)生故障，一個積極主動的方法是監(jiān)測絕緣系統(tǒng)的完整性及防止此類故障發(fā)生的關(guān)鍵，或至少可預期這些故障。介質(zhì)損耗/功率因素診斷測試是確定絕緣質(zhì)量的重要工具，同時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測量。更好地了解這些參數(shù)的影響將有助獲得更精確的測量，從而在決策過程時可以依靠。