在電壓作用下，電介質產生一定的能量損耗，這部分損耗稱介質損耗或介質損失。電介質產生介質損耗或介質損失原因主要因為電介質電導、極化和局部放電。

一、電介質電導引起的損耗

在電場作用下電介質電導(又稱漏導)產生的泄漏電流會造成能量損耗。這種損耗在交流與直流作用下都存在，且這種損耗與極化、局部放電引起的損耗比較是很小的。

二、極化引起的損耗

在交流電壓作用下，電介質由于周期性的極化過程，電介質中的帶電質點要沿交變電場的方向作往復的有限位移并重新排列。這時質點需要克服極化分子間的內摩擦力而造成能量損耗。極化損耗的大小與電解質的性能、結構、溫度、交流電壓頻率等有關。

三、局部放電引起的損耗

絕緣材料中，不可避免地會有些氣隙或油隙。在交流電壓下，電場分布主要與該材料的介電系數ε成反比，氣體的介電系數一般比固體絕緣材料的要低得多，因此承 受的電場強度就大，當外加電壓足夠高時，氣隙中首先發生局部放電。固體中氣隙放電前后電場示意圖，如圖1-1所示。

氣隙放電形成的電荷，在外施電場E0作用下移動到氣隙壁上，這些電荷又形成反電場量，削弱了氣隙中的電場，很可能使氣隙中放電不再繼續下去，如圖1-1(b)所示。

但是如外加的為交流電壓，半周后外施電場E0就反向了，正好與前半周氣隙中電荷形成的反電場E同向，加強了氣隙中電場強度，使氣隙中放電在更低電壓下發生。所以交流電壓下絕緣體里的局部放電及介質損耗比直流電壓下強烈。在油浸電容器、電容套管等的設計制造及運行中都要注意這點，要盡量避免內部氣隙、毛刺等引起的局部放電。一般油浸紙絕緣交流電容器或電纜用于直流時，長期工作電壓能提高到銘牌電壓的4～5倍，原因就在于此，絕緣介質損耗的大小，實際上是絕緣性能優劣的一種表示，同—臺設備，絕緣良好，介質損耗就小；絕緣受潮劣化，介質損耗就大。

四、測量介質損耗角的正切tanδ的目的

在交流電壓ū作用下電介質中流過電流?，在一定ū和f下它反映電解質內單位體積中能量的大小，能直接反映絕緣情況，電介質的并聯等值電路及相量圖1-2所示。電壓ū與電流?之間的夾角為φ，φ稱為功率因數角，根據1-2可得：tanδ＝IR／IC＝1／ω CPR (4-1)

介質損耗：P＝UIR＝UICtanδ＝U2ω (4-2)

由此可見，當電介質一定，外加電壓及頻率一定時，介質損耗P與tanδ成正比，即可以用tanδ來表示介質損耗的大小。同類試品絕緣優劣，可直接由tanδ的大小來判斷；而從同—試品tanδ的歷次數據分析，可掌握設備絕緣性能的發展趨勢。

通過測量tanδ可以發現一系列絕緣缺陷，如絕緣整體受潮、劣化，絕緣氣隙放電等。

tanδ是反映絕緣介質損耗大小的特性參數，與絕緣的體積大小無關。但如果絕緣內的缺陷不是分布性而是集中性的，則tanδ有時反映就不靈敏。被試絕緣的體積越大，或集中性缺陷所占的體積越小，集中性缺陷處的介質損耗占被試絕緣全部介質損耗的比重就越小，總體的tanδ就增加得也越少，這樣tanδ測量就不靈敏。因此，測量各類電氣設備tanδ時，能分解試驗的盡量分解試驗。如測量變壓器整體tanδ時，由于變壓器整體絕緣體積比變壓器套管大得多，套管的缺陷就不能靈敏反映出來，因此還須單獨測量套管的tanδ。套管的體積小，測套管的tanδ不僅可以反映套管絕緣的全面情況，而且有時可以反映其中的集中性缺陷。

有時為了處理問題方便，也可以將圖1-2所示的并聯等值電路變成串聯等值電路，如圖1-3所示

由圖1-3可得

tanδ＝Ur／UC＝ir／(i／ωCS)＝ωCSr (4-3)

P＝i2r＝U2r／[r2﹢(1／ωCS)2]

＝U2r／{(1/ωCS)2[(rωCS)2﹢1]}

＝(U2ωCStanδ)／(1﹢tan2δ) (4-4)

即串聯等值電路中P也與tanδ有關。

兩種等值電路都表示同一電介質的絕緣特性等值電路情況下的電介質能量損耗與tanδ，應當也是等值的。因此由式(4-1)～式(4-4)有:1／ωCPR＝ωCSr

U2ωCPtanδ＝(U2ωCStanδ)／(1﹢tan2δ)

聯立解得

CP＝CS／(1﹢tan2δ)

R＝r[1﹢(1／tan2δ)]

對于電介質來講tan2δ＜1，所以得

CP≈CS＝C，R＞r

因此兩種等值電路中的功率損耗可用—個共同的表達式表示，即：P＝U2ωCtanδ

大多數電氣設備的絕緣是組合絕緣，是由不同電介質組成的，且具有不均勻結構，如油浸紙絕緣，含空氣和水分的電介質等等。在對絕緣進行分析時，可把設備絕緣看成如圖1-4所示的多個電介質串、并聯等值電路所組成的電路，而所測得的tanδ值，實際上是由多個電介質串、并聯后電路的綜合tanδ值。

圖1-4(a)是n個電介質并聯的電路，總損耗P＝P1﹢P2﹢…﹢pn。將P＝U2ωCtanδ代入，得

U2ωCtanδ＝U2ωC1tanδ1﹢U2ωC2tanδ2﹢…﹢U2ωCntanδn

Ctanδ＝C1tanδ1﹢C2tanδ2﹢…﹢Cntanδn

而C＝C1﹢C2﹢…﹢Cn，所以推得綜合tanδ為：

tanδ＝(C1tanδ1﹢C2tanδ2﹢…﹢Cntanδn)／(C1﹢C2﹢…﹢Cn) (4-5)

同理，推得圖1-4(b)的綜合tanδ為：

tanδ＝(tanδ1/C’1﹢tanδ2/C’2﹢…﹢tanδn/C’n)／(1/C’1﹢1/C’2﹢…﹢1/C’n) (4-6)

圖1-4(c)的綜合tanδ為tanδ＝[C1tanδ2(1﹢tan2δ1)﹢C2tanδ1(1﹢tan2δ2)]／[C1(1﹢tan2δ1)﹢C2(1﹢tan2δ2)] (4-7)，從式(4-5)～式(4-7)可以看出：多個電介質絕緣的綜合tanδ值總是小于等值電路中個別tanδ的最大值，而大于最小值。

這一結論表明：在測量多種及多層電介質絕緣時，當其中一種或一層tanδ偏大時，并不能有效地在綜合tanδ值中反映出來，或者說tgδ對局部缺陷反映不靈敏。如某兩種并聯電介質，其中一種電介質的電容值C1＝1800PF， tanδ1(%)＝0.2，另一種電介質的C2＝200PF ，tanδ2(%)＝5.0，其綜合tanδ(%)為

tanδ(%)＝[C1tanδ1(%)﹢C2tanδ2(%)]／(C1﹢C2） ＝(1800×0.2+200×0.5)／(1800﹢200)＝0.68，盡管局部tanδ(%)達5.0，但綜合tanδ(%)僅等于0.68。

通過測tanδ判斷絕緣狀況時，必須著重于與該設備歷年的tanδ值相比較，并和處于同樣運行條件下的同類設備相比較，即使tanδ值未超過標難，但和過去值比較及和同類設備比較，若tanδ突然明顯增大時，就必須引起注意，查清原因。