浅析绝缘油击穿实验测定方法

摘要：对两种国家标准和行业标准推荐的绝缘油击穿电压测定方法进行了比较，对目前这些标准的执行现状进行了分析，并对试验方法提出了一些改进的建议。从绝缘油的击穿机理出发，分析了影响绝缘油击穿电压测定值准确度的主要因素，以及判断击穿电压测定值精密性和准确性的原则。

关键词：绝缘油 击穿实验 测定方法

中图分类号：TM21文献标识码： A 文章编号：

前言

击穿电压是考核绝缘油电气强度的一项重要指标，是衡量绝缘油在电气设备内部耐受电压能力的尺度。它实质上反映的是油中是否存在水分、杂质和导电微粒以及它们对绝缘油性能影响的严重程度。

绝缘油的性质，对充油电气设备至关重要，油品的性质是对新油品质的评价，通过对运行油品的试验分析，可早期发现设备内部的潜在故障。通过对前后几次油质试验的性质、变化速率、指标对比，能够为规定的停机时间制定修理计划。有助于故障的准确判断和及时排除，确保充油配电设备安全、经济地运行。

一、绝缘油击穿电压测试方法

当前有关绝缘油击穿电压测试方法通常有以下两个标准：参照GB／T507-1986《电气用油绝缘强度测定法》(其中主要参照IEC156(绝缘油电气强度测定方法》来进行制定，(简称为方法一)；参照DL/T429-1991(电力系统油质试验方法》(简称为方法二)，

这两种标准的测试方法有很大的差别：

1有着不一样的电极形状。方法一采用的是球形电极以及球盖形电极。方法二采用的是平板倒角形电极。

2测定的油杯容量不一样。方法一规定油杯容积是三百到五百毫升；方法二规定油杯容积应大于两百毫升(DL/T429-1991的附录中另有小电极、小油杯、小间隙的试验方法)。

在DL/T429-1991中有一条注释：“经过滤处理，脱气和干燥后的油及电压高于220kV以上的电力设备，应按GB507{电气用油绝缘强度测定法》，采用球盖形电极进行试验。”这两种方法的应用在相关变压器油质量测定标准中有明显的规定：GB/T2536- 1990{变压器油》和SHOO40—1991《超高压变压器油》中规定击穿电压的测定采用方法一；在GB/T7595-2000(运行中变压器油的质量标准》中规定击穿电压的测定采用方法一或方法二；在GB/T50150--1991《电气设备安装工程电气设备交接试验标准》中规定绝缘油的电气强度试验采用方法一，但试验电极采用平板倒角形电极。

二、现状

目前国内电力行业，尤其是供电系统和安装系统，绝大多数采用方法二测试绝缘油击穿电压，即以平板倒角形电极和较小的油杯进行测试，但又忽略了D/T429-1991中的注释，无论是什么状态的油，从什么电压等级的电气设备中采集的油样，统统都用方法二进行测试。

三、原因分析

在电力系统中基本上采用方法二测试绝缘油击穿电压，这种状况的形成有历史沿革的原因，也有方法一用油量大的原因。

这些年来，用油部门大都使用方法二测定击穿电压，设计的诸如油杯和电极的设备也都与方法二相适应。应严格依据标准，对于不一样的油样，不论何时都要替换油杯和电极，这样一来就给试验人员带来了很多不必要的麻烦。在很多情况下，试验人员用一种油杯和电极去测定所有的油样，假如结果可以达到击穿电压的标准的话，也是一种很好的选择。然而，假如测定值在符合标准与不符合标准之间，那么，同样会出现麻烦。比如，在测定一台五百千伏运行中变压器油的击穿电压，使用一些试验设备(电极和油杯等)，电极间距为两点五毫米，测定的结果是四十六千伏，这明显达不到GB／T7595-2000规定的击穿电压不小于50kV的要求。然而，由于依据DL／T429—1991中的注释规定，电压高于220kV的电气设备的油击穿电压试验要采用方法一，因而，这时并不可以判断此油样不合格。判断此油样合格与否，就要采用球盖形电极与大油杯再取样。这样一来，势必会给试验工作产生较大的麻烦。然而，某些单位以加深本体油处理的方法，依然采用平板倒角形电极，直到测定值达到合格。这种做法虽然加大了绝缘油的绝缘性，但是，从美国经济方面考虑，它会增加处理的成本。GB／T7595-2000附录B中对采用3种电极(平板倒角形电极、球形电极和球盖形电极)测定的击穿电压值做了比较：采用球形电极比采用平板倒角形电极大约高6kV；采用球盖形电极比采用平板倒角形电极高3-6kV。在击穿电压值在30kV以下的时候，平板倒角形电极和球形电极的测定值大体上相同，然而，这只是一种统计规律，不可以简单的把采用平板倒角形电极测得的击穿电压都加上三到六千伏。对于个别的油样来说，差别或许很小，或许很大。

由于方法一使用的油量很大，这就需要在电气设备中经过多次的取样，然而，对于少油电气设备(例如：互感器、电抗器等)，通过多次取样之后，在油量不充足时就不得不补充油，着就带来了很多麻烦。所以，许多单位大都采用方法二，用小油杯进行测试。

四、试验方法的改进建议

1方法标准要向国际标准贴近

当前，绝大部分的国家都认可IEC156的试验方法。它的通用性以及先进性是不用受到怀疑的。在制订本国的标准的时候，其中最主要的一个基本思路就是优选先进的和国际通用的标准。然而，GB/T507—1986大体上是依据IEC156制订的，要求大体上一样。

2由于在运行过程中，测试结果的影响不主要是油量和油杯，因此能够对GB/T507-1986中油杯容量的限制适当的放宽。比如从300～500mL放宽至200～500mL。

3相比较与方法二来讲，方法一较为靠近绝缘油的使用情况。在设备中产生的油隙击穿是在电场高而集中的区域，和球形电极或球盖形电极间隙十分类似，但与平板倒角形电极间隙不一样。

五、影响试验结果的主要因素

按照标准来说，对于纯净油(不含有水分等杂质)，击穿来源于在电场里单个油分子的极化和电离，它的化学组成对击穿电压并没有很大的影响。不同产地以及类型的绝缘油在大体上有着一样的击穿电压，另外，同一个试样平行的实验结果的分散性也相对较小。在电极距离是两点五毫米时，击穿电压值可以达到两百千伏之上。然而，在现实的应用过程中，油与纯净油也有很大的不同之处，即使用当前先进的净化设备经过多次的净化得到的纯净油，它的含水量也常常不小于2mg/kg，每100mL油中长度在5μm以上的杂质颗粒也多于数千个。此外，在取样测定过程中，油样也难免和大气中的水分和尘埃等混合在一起，在油分子还没有极化与电离的时候，这些杂质以及和油分子紧紧联系在一起的水分子就按着电场的强度方向聚集，从而形成所谓的“小桥”——微小通路。这条微小的通路连接通达在两极之间，致使油快速的击穿。油里面的杂质越少，越难形成小桥，击穿的电压也就越高。因此，测定绝缘油的击穿电压，其实就是在测定油中的杂质到底有多少，也就是判断绝缘油在多大程度上被污染。

其实，油的击穿过程是随机的，它和油隙电场的瞬间状况有紧密的联系。由于油里面的杂质不规则的分布以及杂质颗粒呈运动状态，故而其颗粒的分布会随着时间的变化而呈现出不同的分布状态。所以，在电场当中，小桥的位置是不能够事先知道的。特别是对于平板倒角形电极来说，相对有规则的电场要比球形电极与球盖形电极所形成的电场所占据的空间体积大许多，这样一来，小桥所处的位置就更加的不确定，因此产生的概率也要大许多。在测定油的击穿电压值时，其他两种比平板倒角形电极测定值高的本质性原因也就在于此。

结束语

在探析了击穿原理之后，我们能够了解到油隙的击穿虽具有瞬间性，但他对过程是复杂的。即使为一杯试样，经过很多次的实验后，所测得的值也有非常大的分散性。实验的结果是取六次实验的平均值，这样的规定在通常的测试之中是很少见到的。因此，我们有必要将一些明显的因素作人为的规定，并将此些因素对结果的影响保持在稳定的水平。

参考文献

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