變壓器油耐壓試驗(yàn)的方法與分析

1、變壓器油耐壓試驗(yàn)的方法與分析作者姓名:作者單位:報(bào)送單位:王曉超油化驗(yàn)班修試工區(qū)變壓器油耐壓試驗(yàn)的方法與分析【摘要】：影響變壓器油耐壓試驗(yàn)的因素有很多，主要是試驗(yàn)方法的選擇、環(huán)境的影響以及人為因素。在現(xiàn)有設(shè)備電壓等級(jí)不斷升高，而實(shí)驗(yàn)儀器更新慢的情況下， 我們只有立足現(xiàn)有設(shè)備， 保證變壓器油實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠?！娟P(guān)鍵詞】：擊穿電壓、球形和球蓋形電極、平板倒角形電極【引 W1W1無論是在日常的維護(hù)或是設(shè)備新裝過程中，變壓器油的耐壓試驗(yàn)都是一項(xiàng)重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，直接關(guān)系到設(shè)備的安全運(yùn)行。所以，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性就尤為重要。而不同的方法和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致測定結(jié)果不同。本文就試驗(yàn)方法及結(jié)果的分析判斷進(jìn)行一些討論。

2、1 1 .試驗(yàn)方法1.11.1.試驗(yàn)方法的分類現(xiàn)階段我國關(guān)于絕緣油擊穿電壓測試方法的標(biāo)準(zhǔn)比較常用的有 GB/T507GB/T50719861986電氣用油絕緣強(qiáng)度測定法和 DL/T429-1991DL/T429-1991電力系統(tǒng)油質(zhì)試驗(yàn)方法，其中 GB/GB/T507T50719861986 主要參照 IEC156IEC156絕緣油電氣強(qiáng)度測定方法制定，GB/T507GB/T50719861986 和 DL/T429DL/T42919911991 這兩種標(biāo)準(zhǔn)的測試方法差別較大。GB/T507GB/T50719861986DL/T429DL/T42919911991電極形狀采用球形和球蓋形電極采

3、用平板倒角形電極油杯容積300300500mL,500mL,不得小于 200mL200mL適用范圍GB/T25361990變壓器油和 SH00401991超高壓變壓器油中規(guī)定擊穿電壓的測定采用 GB/T5071986;在 GB/T75952000運(yùn)行中變壓器油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定擊穿電壓的測定米用 GB/T507-1986或 DL/T4291991;在 GB/T501501991電氣設(shè)備安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定絕緣油的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)采用 GB/T5071986,但試驗(yàn)電極采用平板倒角形電極。來源：圖 1 1 試驗(yàn)方法的主要區(qū)別1.21.2不同分類對(duì)擊穿電壓測定值的影響選擇 1 號(hào)樣品油代表

4、 50-60KV 的變壓器油2 號(hào)樣品油代表 40-50KV 的變壓器油3 號(hào)樣品油代表 3040KV 的變壓器油 4 號(hào)樣品油代表 2030KV 的變壓器油油樣編號(hào)電極形狀按升壓速度統(tǒng)計(jì)平均按間隔時(shí)間統(tǒng)計(jì)平均3KV/s2KV/s5min3min擊穿電壓 KVKV偏差平均值 KVKV擊穿電壓KVKV偏差平均值 KVKV擊穿電壓KVKV偏差平均值 KVKV擊穿電壓 KVKV偏差平均值 KVKV1 號(hào)平板54.83.2：50.93.5:52.23.753.53.0球形59.71.158.73.258.92.359.51.9球蓋形56.44.255.55.855.45.156.55.0平均值57.0

5、2.855.54.255.53.756.53.32 號(hào)平板46.86.543.54.744.65.245.75.9球形52.44.950.86.551.95.051.36.4球蓋形46.77.944.410.144.110.947.07.0平均值48.66.446.27.146.97.048.06.43 號(hào)平板31.64.535.44.533.84.433.24.7球形38.25.440.46.537.85.940.85.4球蓋形36.77.637.97.136.17.238.67.5平均值35.55.837.96.035.95.837.56.04 號(hào)平板28.13.631.73.829.33

6、.930.53.4球形29.82.434.76.031.53.633.04.8球蓋形27.81.827.72.627.02.228.52.2平均值28.62.631.44.129.33.230.73.6圖 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：使用三種不同結(jié)構(gòu)形狀電極測得擊穿電壓不論對(duì)那種油樣，都以球形電極的擊穿電壓值為最高，球蓋形次之，平板形相對(duì)較低。不同升壓速度和不同間隔時(shí)間對(duì)擊穿電壓影響不大。1.31.3 現(xiàn)狀調(diào)查我局在 20082008 年以前，設(shè)備都是在 220KV220KV 及以下的電壓等級(jí)。所以我們?cè)谧儔浩饔湍蛪涸囼?yàn)的方法上一直采用的是DL/T429DL/T42919911991

7、電力系統(tǒng)油質(zhì)試驗(yàn)方法。而從 500KV500KV 香山變電站的投運(yùn)以及即將開工的平頂山南 500KV500KV 變電站開始，我局設(shè)備電壓等級(jí)又上了一個(gè)新的臺(tái)階。從而對(duì)我們?cè)诂F(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件下電氣用油絕緣強(qiáng)度的測定提由了新的要求。2 2 影響試驗(yàn)結(jié)果的主要因素嚴(yán)格地講，不含水分、灰塵和纖維等雜質(zhì)的純凈油，擊穿起始于個(gè)別油分子在電場中的極化、電離，具化學(xué)組成對(duì)擊穿電壓影響不大，不同牌號(hào)和產(chǎn)地的絕緣油應(yīng)該具有大致相同的擊穿電壓，并且同一試樣平行試驗(yàn)結(jié)果的分散性也不大，擊穿電壓值能達(dá)到 200kV200kV 以上（電極距離 2.5mm2.5mm）。但實(shí)際應(yīng)用中的油和純凈油”有極大的不同，用目前世界上

8、最先進(jìn)的凈化設(shè)備多次處理后的絕緣油，其含水量也往往大于 2mg/kg,2mg/kg,每 100mL100mL 油中長度大于 5 5 以 m m 的雜質(zhì)顆粒不少于數(shù)千個(gè)；另外在取樣測定過程中油樣也不可避免地與周圍大氣接觸，大氣中的水分、飄塵會(huì)不可避免地混入油中。這些油中的雜質(zhì)和溶解于油并與油分子緊密結(jié)合的水分子，在純凈的油分子遠(yuǎn)未在電極之間極化和電離之前，就沿電場強(qiáng)度方向排列、聚集，進(jìn)而電離形成微小通路，即所謂小橋”,小通路連接貫穿兩極，導(dǎo)致油迅速擊穿。油中雜質(zhì)越多，越易形成小橋，擊穿電壓越低。測定絕緣油的擊穿電壓，實(shí)際上是在衡量絕緣油中雜質(zhì)含量的多少，即判斷絕緣油被污染的程度。油的擊穿過程實(shí)際

9、上是隨機(jī)的，與油隙電場的瞬間狀態(tài)密切相關(guān)。油中雜質(zhì)分布的不均勻性和雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致油隙間雜質(zhì)顆粒的分布隨時(shí)間改變而不同， 因此小橋在電場中的位置是不可預(yù)知的。 尤其是對(duì)于平板倒角形電極而言，相對(duì)均勻的電場比球形和球蓋形電極所形成的同等強(qiáng)度的電場所占的空間體積要大得多，小橋形成的位置更加不可預(yù)知，形成的概率也要大得多。這也是平板倒角形電極測定油的擊穿電壓值比另兩種電極的測定值低的根本原因。由以上擊穿機(jī)理的分析，我們可以得知油隙的擊穿雖然是短暫的一瞬間，其過程卻是復(fù)雜的，即使是一杯試樣，在多次擊穿試驗(yàn)中的測得值也是分散性很大的，各種試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定取 6 6 次試驗(yàn)的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，這種規(guī)定

10、在一般的測試中是不多見的。把一些顯而易見的影響因素作人為的嚴(yán)格規(guī)定，使這些因素對(duì)結(jié)果的影響維持在一個(gè)恒定的水平是十分必要的。2.2.1 1 試驗(yàn)儀器的影響驗(yàn)儀器包括升壓裝置（手動(dòng)或自動(dòng)）、油杯和電極、攪拌裝置（手動(dòng)或自動(dòng)）、數(shù)據(jù)輸由裝置（模擬儀表或數(shù)顯打印機(jī)）、計(jì)時(shí)裝置等，每一部分的異常都會(huì)使測定結(jié)果產(chǎn)生誤差，全自動(dòng)的儀器較好，在測定過程中基本上消除了人為因素的影響。2.1.2.1.1 1 升壓裝置升壓裝置的輸由電壓波形是否近似正弦波，輸由電壓是否與輸由顯示一致，對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響，不同的測試儀器，其升壓裝置的性能必須確保符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。升壓裝置的此項(xiàng)性能應(yīng)由生產(chǎn)廠家在儀器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中予

11、以保證，用戶可在選購儀器時(shí)向生產(chǎn)廠家索要升壓裝置輸由電壓頻譜分析和輸由電壓峰值的檢測報(bào)告。2.2.1 1. .2 2 油杯和電極電極的形狀不同，電極周圍空間的電場也截然不同，平板倒角形電極之間的電場可以大致看成是均勻電場，而球形和球蓋形電極之間的電場為不均勻電場，絕緣油在不同電場中的表現(xiàn)也完全不同。油杯的容量大孝電極浸入絕緣油的深淺都會(huì)給測定結(jié)果帶來影響，為此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定。實(shí)踐表明，電極的加工和裝配水平、油杯的形狀和材料等不同都會(huì)給測定結(jié)果帶來明顯的差異。2 2 環(huán)境的影響大氣中的飄塵和水氣不可避免地要混入待測油樣中，從而使測定值偏低，因此標(biāo)準(zhǔn)中有油杯加防塵蓋和盡快完成測定的提法，

12、有條件的話，應(yīng)盡可能在有空調(diào)的潔凈、干燥的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測定，尤其是在我國南方潮濕多雨的季節(jié)和北方沙塵較大的季節(jié)，防止環(huán)境條件對(duì)測定結(jié)果的影響。3 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析判斷一個(gè)絕緣油油樣 6 6 次擊穿電壓試驗(yàn)的測定值，其分散性是較大的，根本原因在于擊穿瞬間兩個(gè)電極之間的電場分布狀態(tài)和絕緣油中所含雜質(zhì)的分布狀態(tài)都是隨機(jī)的。數(shù)據(jù)處理中，不論 6 6 個(gè)數(shù)據(jù)分散性有多大統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行平均，或者按照數(shù)處理原則舍棄離散值再進(jìn)行平均，都不十分合適。筆者認(rèn)為，有些儀器使用說明中建議當(dāng) 6 6 個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差 sn10ksn10kV V 電極距離 2.5mm2.5mm） 時(shí)重新取樣測定，這一提法值得推薦。較準(zhǔn)確地說，

13、我們測得的擊穿電壓值只是說明該絕緣油在平均值附近發(fā)生電擊穿的概率最大，偏離此點(diǎn)較多的過高值和過低值由現(xiàn)電擊穿的概率較低，并不是說該絕緣油在此點(diǎn)一定被擊穿。選擇擊穿電壓值較集中的范圍，取不少于 6 6 個(gè)測定值的平均值作為測定結(jié)果是較為合理的，這樣更能較真實(shí)地反映絕緣油的平均被污染水平。2 2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到準(zhǔn)確可靠的絕緣油擊穿電壓值，是擊穿電壓試驗(yàn)的最終目的。若對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生懷疑，建議用下述辦法處理：a a）檢驗(yàn)升壓裝置輸由電壓波形和幅值。此項(xiàng)工作一般生產(chǎn)廠家都已做了，在正常使用中發(fā)生變化的可能性不大，在使用中若沒有發(fā)生明顯的損壞，由此引起的誤差可能性很校b b）在測得值介于合格與不合格之間時(shí)，采用對(duì)比試驗(yàn)的方法，驗(yàn)證油杯和電極對(duì)結(jié)果的影響， 即同時(shí)在不同的試驗(yàn)室， 用不同的電極和油杯測定同一油樣，在確保兩對(duì)電極間距離都是(2 2.5i0.5i0.1)1)mmmm 的前提下，測定值較高的應(yīng)更接近于真值。這是因?yàn)橹挥须姌O間距離過大才會(huì)使絕緣油的擊穿電壓測定值的誤差為正誤差，其余各種影響因素，包括電極形狀、加工精度和表面狀態(tài)，油杯的材料、形狀等，都會(huì)使測定值由現(xiàn)負(fù)誤差，即測得結(jié)果小于真值。通過調(diào)查分析我們認(rèn)為，按照 DL/T