介质损耗、介质损耗角正切值、介质损耗因数的基本形式

1.介质损耗的基本形式

1)电导损耗

电导损耗是由电介质中的泄漏电流引起的，气体、液体和固体电介质中都存在这种形式的损耗。电介质中的泄漏电流与电源频率无关，所以电导损耗在交、直流电压下都存在。一般情况下，电介质的电导损耗很小。当电介质受潮、脏污或温度升高时，其电导损耗会急剧增大。

2)极化损耗

极化损耗是由有损极化引起的，在偶极性电介质及复合电介质中存在这种形式的损耗。在直流电压下，由于极化的建立仅在加压瞬间出现一次，与电导损耗相比可忽略不计。而在交流电压下，随着电压极性的改变，不断有极化建立，极化损耗的大小与电源的频率有很大关系。在频率不太高时，随频率升高极化损耗增大，当频率超过某一数值后，随频率升高，极化过程反而减弱，损耗减小。

3)游离损耗

游离损耗是由气体电介质在电场的作用下出现局部放电引起的。气体电介质及含有气泡的液体、固体电介质中都存在这种形式的损耗。游离损耗仅在外加电压超过一定值时才出现，且随电压升高而急剧增大。

2.介质损耗角正切

在直流电压作用下，当外施电压低于介质局部放电电压时，介质中的损耗主要由电导引起，所以只用体积电导率和表面电导率这两个物理量就足以说明问题。在交流电压作用下，除电导损耗外，还有极化损耗，仅用电导率来表征介质损耗就不全面了，需要引入新的物理量介质损耗、介质损耗角正切值tanδ来表示此时介质中的能量损耗。

图3-11所示的三支路等值电路可以代表任何实际电介质，不但适用于直流电压，也适用于交流电压。此等值电路可进一步简化为图3-13和图3-14所示的电阻电容并联或串联的等值电路。

在等值电路所对应的相量图中，φ为电压、电流相量之间的夹角，即电路的功率因数角，δ为φ的余角，称为介质损耗角。

并联等值电路中，，因此；

在串 联等值电路中，，因此：

以上是对同一电介质的两种不同形式的等值电路进行的分析，所以其功率损耗应相等，比较式(3-12)和式(3-14)可知：

式(3-15)表明，同一电介质用不同等值电路表示时，其等值电容是不相同的。通常tanδ远远小于1，所以1+tan2δ≈1，故Cp≈Cs，这时介质损耗在两种等值电路中可用同一公式表示，即： 

由式(3-11)与式(3-13)可得rs/Rp=tan2δ，可见rs远远小于Rp(因为通常tanδ远远小于1)，因此串联等值电路中的电阻要比并联等值电路中的电阻小得多。并且，由上述分析可见，介质损耗P与外加电压U、电源角频率ω及电介质的等值电容C等因素有关，因此直接用P作为比较各种电介质品质好坏的指标是不合适的。在上述各量均为给定值的情况下，P最后决定于tanδ，而tanδ=Ir/Ic是一个无量纲的量，它与电介质的几何尺寸无关，只反映介质本身的性能。因此，在高电压工程中常把tanδ作为衡量电介质损耗的指标，称之为介质损耗因数或介质损耗角正切。