绝缘油耐压测定仪在变压器油击穿电压试验中的应用
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摘要： 通过用绝缘油耐压试验仪对变压器油击穿电压的测定试验，分析了测定过程中出现的异常现象及测定值产生误差的原因。
Abstract： Through the determination test of insulating oil pressure tester in transformer oil breakdown voltage， the reasons for anomalies in the process of determination and the mistake of measured value are analyzed.
关键词： 绝缘油耐压试验仪；介电强度；击穿电压；球形电极；平板倒角形电极
Key words： insulating oil pressure tester；dielectric strength；breakdown voltage；spherical electrode；plate chamfering shape electrode
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0111-02
0 引言
击穿是指在电场作用下，绝缘材料形成贯穿性桥路，进而发生破坏性放电，在一定程度上使电极间的电压降至零或接近零的现象。通常情况下，击穿对固体介质来说是永远失去介电强度，对液体、气体来说，失去介电强度只是暂时性的。在规定的试验条件下绝缘体或试样发生击穿时的电压叫做击穿电压。通常情况下，绝缘性能的好坏直接反应了变压器油的击穿电压的强弱，并且变压器使用的安全性和周期受到直接的影响和制约。同时击穿电压也是客户验收油品的重要测试项目，试验结果受到试验方法、测试仪器，以及环境等因素的影响和制约。TP572型绝缘油耐压试验仪是装置球盖形电极的3油杯试验仪，通过其对变压器油击穿电压的测定试验，分析了测定过程中出现的异常现象及测定值产生误差的原因。
1 油样的准备
1.1 样品容器应清洁干燥，最好使用棕色玻璃瓶，也可以用不与绝缘油作用的塑料容器，但不能重复使用。
1.2 应严格按照GB/T 4756-1984《石油和液体石油产品取样法（手工法）》要求取样。
1.3 击穿电压的测试对试样中微量的水或其它杂质相当敏感，需用专用取样器取样，以防止试样污染。取样前，取样瓶的温度应不低于周围空气温度。
1.4 对于桶装或听装的试样应取绝缘油最易带来杂质的地方，一般为容器底部。对于变压器等油的取样，将沉积在下边的水分、杂质等在取样前打开取样油门并放出，将油门用干净的布擦干净，然后再放一些油对油门和样瓶进行冲洗，冲洗2次后才能进行正式的取样，样品取完后及时塞紧瓶口。
如果取样没有严格按照标准规定进行，样品被水分、杂质等污染，那么势必造成检验结果的误差甚至误判。在对王庄煤业35kV变压器用油检验时，就出现了击穿电压值开始检验不合格，重新取样进行检测又合格的现象。经过对实际试验过程的逐步核查和电力公司试验室进行试验比对，分析与当时处于8月阴雨天，空气潮湿，送样当天还在下雨的取样环境存在一定关系。
2 击穿电压的测试方法
目前，GB/T 507-2002《绝缘油击穿电压测定法》和DL/T 429-1991《电力系统油质试验方法》等是比较常用的绝缘油击穿电压测试方法的标准，其中，参照IEC156《绝缘油电气强度测定方法》制定了GB/T 507-1986标准，与IEC156相比，差别很小。GB/T 507-1986与DL/T 429-1991在测试方法方面存在较大的差别，详见表1。
使用不同结构形状的电极测得的击穿电压值也不同，GB/T 7595-2008附录B中对采用3种电极测定的击穿电压值进行了比较：采用球形电极比采用平板倒角形电极约高6kV；采用球盖形电极比采用平板倒角形电极高3～6kV；当油的击穿电压值在30kV以下时，球形和平板倒角形电极的测定值基本一致。表2为TP572型绝缘油耐压试验仪（球盖形电极）和电力公司击穿电压试验仪（平板电极）对同一变压器油进行击穿电压测试的结果。
可见平板电极测定值相对偏低。这主要是因为电极的形状存在差异，导致电极周围空间的电场也出现差异，平板倒角形电极之间的电场可以视为均匀电场，对于球形和球盖形电极之间的电场则视为不均匀电场。在油中，由于杂质分布的不均匀性，以及杂质颗粒的运动，在一定程度上使得油隙间杂质颗粒的分布随时间改变出现不同，因此，在电场中，“小桥”的位置是不可预知的。对于平板倒角形电极来说，与球形和球盖形电极所形成的同等强度的电场相比，相对均匀的电场比所占的空间体积要大得多，那么，形成“小桥”的位置更加不可预知，形成的概率也要大得多。这也是平板倒角形电极测定油的击穿电压值比另两种电极的测定值低的根本原因。
3 试验过程控制
①试样在倒入试验油杯前，要轻轻摇动翻转盛有试样的容器数次，以使试样中杂质分布均匀，但不得产生气泡。试样中杂质分布不均匀对检验结果的影响见表3。
可见，未混匀的试样，杂质分布不均匀，将使测定值偏高。而油样中如果存在气泡，在高压电场的作用下，气泡会首先电离，还会形成更多的气泡，继而形成恶性循环，使试样击穿电压值大大降低。②试验前，要用待测试样将油杯洗涤2～3次。试样注入油杯时，应徐徐沿油杯内壁流下，以减少气泡。③每次加压试验前要检查确定电极间没有气泡和游离碳。④凡试验过劣油后，必须以丙酮洗涤，然后进行30℃～50℃烘干后方可继续使用。⑤试验时，若需改变样品，要用适当的溶剂将以前的试样残液除去，再用干燥待测试样清洗装置，排出待测试样后再将试样杯注满进行检测。⑥油杯和电极需保持清洁，在停用期间，必须盛以新变压器油保护。⑦每一种绝缘油尽量使用一只特定试验杯。
4 试验结果的分析判断
4.1 试验数据的分散性 通常情况下，油的击穿过程是随机的，往往与击穿瞬间两个电极之间的电场分布状态和绝缘油中所含杂质的分布状态相关联。测得的击穿电压值只是说明该绝缘油在平均值附近发生电击穿的概率比较大，与该点较偏离过高或过低，发生电击穿的概率相对较低。有些仪器使用说明中建议当6个数据的标准差s≥10kV（电极距离2.5mm）时重新取样测定，这是值得推荐的方法。
4.2 试验数据的准确性 在用TP572型绝缘油耐压试验仪对变压器油击穿电压测试的过程中，曾出现过把合格油判定为不合格油样的事例，还有过对同一种油样，一个人测试为合格，而另外一个人则测试为不合格的情况，甚至出现过同一个人、同一种油样两轮测试结果相反，即开始不合格，后又合格的现象。
5 结语
在对试样进行击穿电压测定时，一定要严格按照国家标准执行，主动将影响因素造成的误差控制到最小，避免人为差错造成试验结果误差。
参考文献：
[1]GB/T 507-2002，绝缘油击穿电压测定法[S].
[2]张占胜.汽轮发电机转子绕组绝缘介电强度及超速试验[J].中小型电机技术情报，1980（02）.
[3]员学军.浅析绝缘油击穿试验测定方法[J].价值工程，2011（11）.