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(wú)論是在日常的維護(hù)或是設(shè)備新裝過(guò)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(cè)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(guó)關(guān)于絕緣油擊穿電壓測(cè)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(cè)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(cè)定方法制定，GB/T507GB/T50719861986 和 DL/T429DL/T42919911991 這兩種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)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(cè)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(cè)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(lái)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(cè)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(cè)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(kāi)工的平頂山南 500KV500KV 變電站開(kāi)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(cè)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(chǎng)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(zhǎng)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(cè)定過(guò)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(chǎng)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(cè)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(guò)程實(shí)際

9、上是隨機(jī)的，與油隙電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)比球形和球蓋形電極所形成的同等強(qiáng)度的電場(chǎng)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(cè)定油的擊穿電壓值比另兩種電極的測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)試中是不多見(jiàn)的。把一些顯而易見(jiàn)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(cè)定結(jié)果產(chǎn)生誤差，全自動(dòng)的儀器較好，在測(cè)定過(guò)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(cè)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(gòu)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(cè)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(chǎng)也截然不同，平板倒角形電極之間的電場(chǎng)可以大致看成是均勻電場(chǎng)，而球形和球蓋形電極之間的電場(chǎng)為不均勻電場(chǎng)，絕緣油在不同電場(chǎng)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(cè)定結(jié)果帶來(lái)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(cè)定結(jié)果帶來(lái)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(cè)油樣中，從而使測(cè)定值偏低，因此標(biāo)準(zhǔn)中有油杯加防塵蓋和盡快完成測(cè)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(cè)定，尤其是在我國(guó)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(cè)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(cè)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(chǎng)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(shuō)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(cè)定，這一提法值得推薦。較準(zhǔn)確地說(shuō)，

13、我們測(cè)得的擊穿電壓值只是說(shuō)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(guò)高值和過(guò)低值由現(xiàn)電擊穿的概率較低，并不是說(shuō)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(cè)定值的平均值作為測(cè)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(méi)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)大才會(huì)使絕緣油的擊穿電壓測(cè)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(cè)定值由現(xiàn)負(fù)誤差，即測(cè)得結(jié)果小于真值。通過(guò)調(diào)查分析我們認(rèn)為，按照 DL/T