作者姓名： 王曉超
作者單位： 油化驗班
報送單位： 修試工區
【摘要】：
影響變壓器油耐壓試驗的因素有很多，主要是試驗方法的選擇、環境的影響以及人為因素。在現有裝置電壓等級不斷公升高，而實驗儀器更新慢的情況下，我們只有立足現有裝置，保證變壓器油實驗結果的準確可靠。
【關鍵詞】：
擊穿電壓、球形和球蓋形電極、平板倒角形電極
【引言】
無論是在日常的維護或是裝置新裝過程中，變壓器油的耐壓試驗都是一項重要的質量標準，直接關係到裝置的安全執行。所以，試驗結果的準確性就尤為重要。而不同的方法和標準，導致測定結果不同。
本文就試驗方法及結果的分析判斷進行一些討論。
1.試驗方法
1.1.試驗方法的分類
現階段我國關於絕緣油擊穿電壓測試方法的標準比較常用的有gb／t507—1986《電氣用油絕緣強度測定法》和dl／t429—1991《電力系統油質試驗方法》，其中gb／t507—1986主要參照iec156《絕緣油電氣強度測定方法》
制定，gb／t507—1986和dl／t429—1991這兩種標準的測試方法差別較大。
圖1 試驗方法的主要區別
1.2不同分類對擊穿電壓測定值的影響
選擇 1號樣品油代表50~60kv的變壓器油
2號樣品油代表40~50kv的變壓器油
3號樣品油代表30~40kv的變壓器油
4號樣品油代表20~30kv的變壓器油
圖2 實驗資料的比較
從實驗結果可以看出：使用三種不同結構形狀電極測得擊穿電壓不論對那種油樣，都以球形電極的擊穿電壓值為最高，球蓋形次之，平板形相對較低。不同公升壓速度和不同間隔時間對擊穿電壓影響不大。
1.3 現狀調查
我局在2023年以前，裝置都是在220kv及以下的電壓等級。所以我們在變壓器油耐壓試驗的方法上一直採用的是dl／t429—1991《電力系統油質試驗方法》。而從500kv香山變電站的投運以及即將開工的平頂山南500kv變電站開始，我局裝置電壓等級又上了乙個新的台階。
從而對我們在現有裝置和實驗條件下電氣用油絕緣強度的測定提出了新的要求。
2影響試驗結果的主要因素
嚴格地講，不含水分、灰塵和纖維等雜質的純淨油，擊穿起始於個別油分子在電場中的極化、電離，其化學組成對擊穿電壓影響不大，不同牌號和產地的絕緣油應該具有大致相同的擊穿電壓，並且同一試樣平行試驗結果的分散性也不大，擊穿電壓值能達到200kv以上（電極距離2．5mm）。但實際應用中的油和「純淨油」有極大的不同，用目前世界上最先進的淨化裝置多次處理後的絕緣油，其含水量也往往大於2mg／kg，每100ml油中長度大於5μm的雜質顆粒不少於數千個；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、飄塵會不可避免地混入油中。這些油中的雜質和溶解於油並與油分子緊密結合的水分子，在純淨的油分子遠未在電極之間極化和電離之前，就沿電場強度方向排列、聚集，進而電離形成微小通路，即所謂「小橋」，小通路連線貫穿兩極，導致油迅速擊穿。
油中雜質越多，越易形成小橋，擊穿電壓越低。測定絕緣油的擊穿電壓，實際上是在衡量絕緣油中雜質含量的多少，即判斷絕緣油被汙染的程度。
油的擊穿過程實際上是隨機的，與油隙電場的瞬間狀態密切相關。油中雜質分布的不均勻性和雜質顆粒的運動，導致油隙間雜質顆粒的分布隨時間改變而不同，因此小橋在電場中的位置是不可預知的。尤其是對於平板倒角形電極而言，相對均勻的電場比球形和球蓋形電極所形成的同等強度的電場所佔的空間體積要大得多，小橋形成的位置更加不可預知，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，其過程卻是複雜的，即使是一杯試樣，在多次擊穿試驗中的測得值也是分散性很大的，各種試驗標準都規定取6次試驗的平均值作為試驗結果，這種規定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格規定，使這些因素對結果的影響維持在乙個恆定的水平是十分必要的。
2．1試驗儀器的影響
驗儀器包括公升壓裝置（手動或自動）、油杯和電極、攪拌裝置（手動或自動）、資料輸出裝置（模擬儀表或數顯印表機）、計時裝置等，每一部分的異常都會使測定結果產生誤差，全自動的儀器較好，在測定過程中基本上消除了人為因素的影響。
2．1．1公升壓裝置
公升壓裝置的輸出電壓波形是否近似正弦波，輸出電壓是否與輸出顯示一致，對結果的準確性有很大影響，不同的測試儀器，其公升壓裝置的效能必須確保符合標準的規定。公升壓裝置的此項效能應由生產廠家在儀器的設計生產中予以保證，使用者可在選購儀器時向生產廠家索要公升壓裝置輸出電壓頻譜分析和輸出電壓峰值的檢測報告。
2．1．2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也完全不同。油杯的容量大孝電極浸入絕緣油的深淺都會給測定結果帶來影響，為此相關標準中都有明確的規定。實踐表明，電極的加工和裝配水平、油杯的形狀和材料等不同都會給測定結果帶來明顯的差異。
2．2環境的影響
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，因此標準中有油杯加防塵蓋和盡快完成測定的提法，有條件的話，應盡可能在有空調的潔淨、乾燥的試驗室內進行測定，尤其是在我國南方潮濕多雨的季節和北方沙塵較大的季節，防止環境條件對測定結果的影響。
3實驗結果及分析判斷
乙個絕緣油油樣6次擊穿電壓試驗的測定值，其分散性是較大的，根本原因在於擊穿瞬間兩個電極之間的電場分布狀態和絕緣油中所含雜質的分布狀態都是隨機的。資料處理中，不論6個資料分散性有多大統統進行平均，或者按照數處理原則捨棄離散值再進行平均，都不十分合適。筆者認為，有些儀器使用說明中建議當6個資料的標準差s≥10kv（電極距離2．5mm）時重新取樣測定，這一提法值得推薦。
較準確地說，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生電擊穿的概率最大，偏離此點較多的過高值和過低值出現電擊穿的概率較低，並不是說該絕緣油在此點一定被擊穿。選擇擊穿電壓值較集中的範圍，取不少於6個測定值的平均值作為測定結果是較為合理的，這樣更能較真實地反映絕緣油的平均被汙染水平。
3．2試驗資料的準確性
得到準確可靠的絕緣油擊穿電壓值，是擊穿電壓試驗的最終目的。若對試驗結果產生懷疑，建議用下述辦法處理：
a）檢驗公升壓裝置輸出電壓波形和幅值。此項工作一般生產廠家都已做了，在正常使用中發生變化的可能性不大，在使用中若沒有發生明顯的損壞，由此引起的誤差可能性很校
b）在測得值介於合格與不合格之間時，採用對比試驗的方法，驗證油杯和電極對結果的影響，即同時在不同的試驗室，用不同的電極和油杯測定同一油樣，在確保兩對電極間距離都是（2．5±0．1）mm的前提下，測定值較高的應更接近於真值。這是因為只有電極間距離過大才會使絕緣油的擊穿電壓測定值的誤差為正誤差，其餘各種影響因素，包括電極形狀、加工精度和表面狀態，油杯的材料、形狀等，都會使測定值出現負誤差，即測得結果小於真值。
通過調查分析我們認為，按照dl／t429—1991規定的標準和操作方法可以保證500kv及以下變壓器油實驗結果的可靠性。即使是測得值介於合格與不合格之間，我們也可以採用對比試驗的方法，驗證油杯和電極對結果的影響。進而保證變壓器油實驗結果。
［2］gb／t7595—2000，執行中變壓器油質量標準［s］．
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