變壓器(qì)油耐壓試驗的方法及結果的分析

1.2不同分類對擊穿電(diàn)壓測定值的影(yǐng)響

選擇 1号樣品油代表50~60KV的變壓器(qì)油 2号樣品油代表40~50KV的變壓器(qì)油 3号樣品油代表30~40KV的變壓器(qì)油 4号樣品油代表20~30KV的變壓器(qì)油
 

從實驗結果可(kě)以看出：使用三種不同結構形狀電(diàn)極測得(de)擊穿電(diàn)壓不論對那(nà)種油樣，都以球形電(diàn)極的擊穿電(diàn)壓值為(wèi)最高(gāo)，球蓋形次之，平闆形相對較低(dī)。不同升壓速度和(hé)不同間(jiān)隔時(shí)間(jiān)對擊穿電(diàn)壓影(yǐng)響不大(dà)。

 

1.3現狀調查

 

我局在2008年以前，設備都是在220KV及以下的電(diàn)壓等級。所以我們在變壓器(qì)油耐壓試驗的方法上(shàng)一直采用的是DL／T429—1991《電(diàn)力系統油質試驗方法》。而從500KV香山(shān)變電(diàn)站(zhàn)的投運以及即将開(kāi)工的平頂山(shān)南500KV變電(diàn)站(zhàn)開(kāi)始，我局設備電(diàn)壓等級又上(shàng)了一個(gè)新的台階。從而對我們在現有(yǒu)設備和(hé)實驗條件下電(diàn)氣用油絕緣強度的測定提出了新的要求。

 

2影(yǐng)響試驗結果的主要因素

 

嚴格地講，不含水(shuǐ)分、灰塵和(hé)纖維等雜質的純淨油，擊穿起始于個(gè)别油分子在電(diàn)場(chǎng)中的極化、電(diàn)離，其化學組成對擊穿電(diàn)壓影(yǐng)響不大(dà)，不同牌号和(hé)産地的絕緣油應該具有(yǒu)大(dà)緻相同的擊穿電(diàn)壓，并且同一試樣平行(xíng)試驗結果的分散性也不大(dà)，擊穿電(diàn)壓值能達到200kV以上(shàng)（電(diàn)極距離2．5mm）。但(dàn)實際應用中的油和(hé)“純淨油”有(yǒu)極大(dà)的不同，用目前世界上(shàng)最先進的淨化設備多(duō)次處理(lǐ)後的絕緣油，其含水(shuǐ)量也往往大(dà)于2mg／kg，每100mL油中長度大(dà)于5μm的雜質顆粒不少(shǎo)于數(shù)千個(gè)；另外在取樣測定過程中油樣也不可(kě)避免地與周圍大(dà)氣接觸，大(dà)氣中的水(shuǐ)分、飄塵會(huì)不可(kě)避免地混入油中。這些(xiē)油中的雜質和(hé)溶解于油并與油分子緊密結合的水(shuǐ)分子，在純淨的油分子遠未在電(diàn)極之間(jiān)極化和(hé)電(diàn)離之前，就沿電(diàn)場(chǎng)強度方向排列、聚集，進而電(diàn)離形成微小(xiǎo)通(tōng)路，即所謂“小(xiǎo)橋”，小(xiǎo)通(tōng)路連接貫穿兩極，導緻油迅速擊穿。油中雜質越多(duō)，越易形成小(xiǎo)橋，擊穿電(diàn)壓越低(dī)。測定絕緣油的擊穿電(diàn)壓，實際上(shàng)是在衡量絕緣油中雜質含量的多(duō)少(shǎo)，即判斷絕緣油被污染的程度。

 

油的擊穿過程實際上(shàng)是随機的，與油隙電(diàn)場(chǎng)的瞬間(jiān)狀态密切相關。油中雜質分布的不均勻性和(hé)雜質顆粒的運動，導緻油隙間(jiān)雜質顆粒的分布随時(shí)間(jiān)改變而不同，因此小(xiǎo)橋在電(diàn)場(chǎng)中的位置是不可(kě)預知的。尤其是對于平闆倒角形電(diàn)極而言，相對均勻的電(diàn)場(chǎng)比球形和(hé)球蓋形電(diàn)極所形成的同等強度的電(diàn)場(chǎng)所占的空(kōng)間(jiān)體(tǐ)積要大(dà)得(de)多(duō)，小(xiǎo)橋形成的位置更加不可(kě)預知，形成的概率也要大(dà)得(de)多(duō)。這也是平闆倒角形電(diàn)極測定油的擊穿電(diàn)壓值比另兩種電(diàn)極的測定值低(dī)的根本原因。

 

由以上(shàng)擊穿機理(lǐ)的分析，我們可(kě)以得(de)知油隙的擊穿雖然是短(duǎn)暫的一瞬間(jiān)，其過程卻是複雜的，即使是一杯試樣，在多(duō)次擊穿試驗中的測得(de)值也是分散性很(hěn)大(dà)的，各種試驗标準都規定取6次試驗的平均值作(zuò)為(wèi)試驗結果，這種規定在一般的測試中是不多(duō)見的。把一些(xiē)顯而易見的影(yǐng)響因素作(zuò)人(rén)為(wèi)的嚴格規定，使這些(xiē)因素對結果的影(yǐng)響維持在一個(gè)恒定的水(shuǐ)平是十分必要的。

2．1試驗儀器(qì)的影(yǐng)響

 

驗儀器(qì)包括升壓裝置（手動或自動）、油杯和(hé)電(diàn)極、攪拌裝置（手動或自動）、數(shù)據輸出裝置（模拟儀表或數(shù)顯打印機）、計(jì)時(shí)裝置等，每一部分的異常都會(huì)使測定結果産生(shēng)誤差，全自動的儀器(qì)較好，在測定過程中基本上(shàng)消除了人(rén)為(wèi)因素的影(yǐng)響。

2．1．1升壓裝置

 

升壓裝置的輸出電(diàn)壓波形是否近似正弦波，輸出電(diàn)壓是否與輸出顯示一緻，對結果的準确性有(yǒu)很(hěn)大(dà)影(yǐng)響，不同的測試儀器(qì)，其升壓裝置的性能必須确保符合标準的規定。升壓裝置的此項性能應由生(shēng)産廠家(jiā)在儀器(qì)的設計(jì)生(shēng)産中予以保證，用戶可(kě)在選購儀器(qì)時(shí)向生(shēng)産廠家(jiā)索要升壓裝置輸出電(diàn)壓頻譜分析和(hé)輸出電(diàn)壓峰值的檢測報告。

2．1．2油杯和(hé)電(diàn)極

 

電(diàn)極的形狀不同，電(diàn)極周圍空(kōng)間(jiān)的電(diàn)場(chǎng)也截然不同，平闆倒角形電(diàn)極之間(jiān)的電(diàn)場(chǎng)可(kě)以大(dà)緻看成是均勻電(diàn)場(chǎng)，而球形和(hé)球蓋形電(diàn)極之間(jiān)的電(diàn)場(chǎng)為(wèi)不均勻電(diàn)場(chǎng)，絕緣油在不同電(diàn)場(chǎng)中的表現也完全不同。油杯的容量大(dà)孝電(diàn)極浸入絕緣油的深淺都會(huì)給測定結果帶來(lái)影(yǐng)響，為(wèi)此相關标準中都有(yǒu)明(míng)确的規定。實踐表明(míng)，電(diàn)極的加工和(hé)裝配水(shuǐ)平、油杯的形狀和(hé)材料等不同都會(huì)給測定結果帶來(lái)明(míng)顯的差異。

2．2環境的影(yǐng)響

 

大(dà)氣中的飄塵和(hé)水(shuǐ)氣不可(kě)避免地要混入待測油樣中，從而使測定值偏低(dī)，因此标準中有(yǒu)油杯加防塵蓋和(hé)盡快完成測定的提法，有(yǒu)條件的話(huà)，應盡可(kě)能在有(yǒu)空(kōng)調的潔淨、幹燥的試驗室內(nèi)進行(xíng)測定，尤其是在我國南方潮濕多(duō)雨的季節和(hé)北方沙塵較大(dà)的季節，防止環境條件對測定結果的影(yǐng)響。

3實驗結果及分析判斷

 

一個(gè)絕緣油油樣6次擊穿電(diàn)壓試驗的測定值，其分散性是較大(dà)的，根本原因在于擊穿瞬間(jiān)兩個(gè)電(diàn)極之間(jiān)的電(diàn)場(chǎng)分布狀态和(hé)絕緣油中所含雜質的分布狀态都是随機的。數(shù)據處理(lǐ)中，不論6個(gè)數(shù)據分散性有(yǒu)多(duō)大(dà)統統進行(xíng)平均，或者按照數(shù)處理(lǐ)原則舍棄離散值再進行(xíng)平均，都不十分合适。筆者認為(wèi)，有(yǒu)些(xiē)儀器(qì)使用說明(míng)中建議當6個(gè)數(shù)據的标準差s≥10kV（電(diàn)極距離2．5mm）時(shí)重新取樣測定，這一提法值得(de)推薦。較準确地說，我們測得(de)的擊穿電(diàn)壓值隻是說明(míng)該絕緣油在平均值附近發生(shēng)電(diàn)擊穿的概率最大(dà)，偏離此點較多(duō)的過高(gāo)值和(hé)過低(dī)值出現電(diàn)擊穿的概率較低(dī)，并不是說該絕緣油在此點一定被擊穿。選擇擊穿電(diàn)壓值較集中的範圍，取不少(shǎo)于6個(gè)測定值的平均值作(zuò)為(wèi)測定結果是較為(wèi)合理(lǐ)的，這樣更能較真實地反映絕緣油的平均被污染水(shuǐ)平。

3．2試驗數(shù)據的準确性

 

得(de)到準确可(kě)靠的絕緣油擊穿電(diàn)壓值，是擊穿電(diàn)壓試驗的最終目的。若對試驗結果産生(shēng)懷疑，建議用下述辦法處理(lǐ)：

 

a）檢驗升壓裝置輸出電(diàn)壓波形和(hé)幅值。此項工作(zuò)一般生(shēng)産廠家(jiā)都已做(zuò)了，在正常使用中發生(shēng)變化的可(kě)能性不大(dà)，在使用中若沒有(yǒu)發生(shēng)明(míng)顯的損壞，由此引起的誤差可(kě)能性很(hěn)校(xiào)

 

b）在測得(de)值介于合格與不合格之間(jiān)時(shí)，采用對比試驗的方法，驗證油杯和(hé)電(diàn)極對結果的影(yǐng)響，即同時(shí)在不同的試驗室，用不同的電(diàn)極和(hé)油杯測定同一油樣，在确保兩對電(diàn)極間(jiān)距離都是（2．5±0．1）mm的前提下，測定值較高(gāo)的應更接近于真值。這是因為(wèi)隻有(yǒu)電(diàn)極間(jiān)距離過大(dà)才會(huì)使絕緣油的擊穿電(diàn)壓測定值的誤差為(wèi)正誤差，其餘各種影(yǐng)響因素，包括電(diàn)極形狀、加工精度和(hé)表面狀态，油杯的材料、形狀等，都會(huì)使測定值出現負誤差，即測得(de)結果小(xiǎo)于真值。

 

通(tōng)過調查分析我們認為(wèi)，按照DL／T429—1991規定的标準和(hé)操作(zuò)方法可(kě)以保證500KV及以下變壓器(qì)油實驗結果的可(kě)靠性。即使是測得(de)值介于合格與不合格之間(jiān)，我們也可(kě)以采用對比試驗的方法，驗證油杯和(hé)電(diàn)極對結果的影(yǐng)響。進而保證變壓器(qì)油實驗結果。

 

參考文獻：［1］溫念珠，郝有(yǒu)明(míng)．電(diàn)力用油及監督［Z］．沈陽：東北電(diàn)力試驗研究院，1993．［2］GB／T7595—2000，運行(xíng)中變壓器(qì)油質量标準［S］．