4. 17 电缆介质损耗因数
在电缆工程中, 绝缘 (介质吸收) 因损耗会产生少量的功率损耗。 对于中压电缆, 这些损耗相当小; 但对于系统电压 15kV 及以上的条件, 它会变得更加显著。
受电场作用影响, 绝缘内存在少量的功率损耗, 没有哪种绝缘是完美的介质。实际的电缆存在相当的容抗, 且感抗很小。 因此, 电流和电压矢量间的角差接近
90°。 因为 90°的余弦为零, 接近 90° 的余弦值就很小。 这么小的角度值近似等于
tan δ, 因此电缆工程师利用 tan δ 表示这一 “ 缺陷角度”。
除了充电电流流过等效回路的容性部分, 电流还流过回路的交流电阻部分。 这就产生了绝缘等效回路的交流损耗分量。 绝缘交流电阻与其容抗的比值称为损耗因
数。 它等于损耗角的正切值, 即 tan δ。 tan δ 近似等于绝缘的功率因数, 即其余角的余弦 cosθ。
实际上, 在 50 ~ 60Hz 工频下, 电缆绝缘具有很高的绝缘电阻和相当大的容抗, 而感抗很小。 因此, 电流和电压矢量间的角差接近 90°, 其余弦值很小; 损耗因数 ( 常称作绝缘功率因数) 也很小。
绝缘功率因数的典型值在 0. 005 ~ 0. 02 之间; 某些材料会高于 0. 02。
在电缆工程中, 损耗因数用来确定绝缘介质损耗, 它以热量形式耗散掉, 单位为 W / ft。 在一定程度上, 它还可以描述绝缘作为介质的效果或能力。 因此, 选择 tan δ 表示材料的缺陷
角 ( 见图 4- 3)。
每相的功率损耗 ( 介质损耗, Wd )
是电压和电流同相分量的函数。
图 4- 3 电缆绝缘功率因数或损耗因数
( 注: δ 很小, tan δ 近似等于 cos θ)
Wd = EO IC tan δ ( W / ft) (4- 17)
介电常数 ( ε) 和损耗角正切 ( tan δ) 是确定电缆介质损耗的绝缘参数。 介电常数与损耗角正切的乘积即为介质损耗因数。 介质损耗因数越低, 绝缘性能越佳。