绝缘油击穿电压试验问题

       绝缘油击穿电压测定仪在电场作用下，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。

　　绝缘油击穿电压测定仪的测试意义目的简析：

　　1.电绝缘材料的绝缘强度是决定材料可以在何种条件下使用的关键性能。在很多情况下，材料的绝缘强度是所使用装置设计的决定性因素。

　　2.本测试方法用于提供部分所需的信息，以判断材料在一定应用条件下的适用性；当然也能用于检测由于流程的变化，老化的程度，或是其他制造或环境条件而造成的变化或是与正常特征的偏差。该测试方法可以有效地应用于流程控制，验证或研究测试。

　　3.本测试方法所获得的结果，很少能直接用于实际使用材料介电性能的判断。在大多数情况下，还需要对其他功能测试和/或对其他材料测试所获得的结果进行比较，以估计出它们对特定材料的影响，才能进行评价。

　　4.对不同材料进行相互比较时，不提测试方法所给出的结果不同。如果可以安装电动电压控制器，那慢速测试法将比逐步测试法更简单、更常用。不同测试方法所获得结果可相互比较。

摘要阐述了变压器油中微水的状态及危害,论述了变压器绝缘油中微水的测试方法,以期为变压器绝缘油中微水监测提供参考。

关键词变压器;绝缘油;微水监测

目前电力变压器不仅属于电力系统最重要的和最昂贵的设备之列,而且也是导致电力系统事故最多的设备之一。变压器在发生突发性故障之前,绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压的作用下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。因此,国内外不仅要定期做以预防性试验为基础的预防性维护,而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性维护策略,以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷[1-4]。变压器绝缘油中微水的含量也是确定变压器绝缘质量的参数。变压器在线智能诊断设备能够自动采集、分析油中微水的含量并得出故障原因,提供解决方案,使用户及时解决变压器中存在的隐患,防止事故发生。

变压器油中微水的状态及危害

变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进入或油自身氧化产生水,产生的水分会以下列状态存在:

一是游离水。多为外界入侵的水分,如不搅动不易与水结合。不影响油的击穿电压,但也不允许,表明油中可能有溶解水,需立即处理。

二是极度细微的颗粒溶于水。通常由空气中进入油中,急剧降低油的击穿电压。介质损耗加大,真空滤油。

三是乳化水。油品精炼不良,或长期运行造成油质老化,或油被乳化物污染,都会降低油水之间的界面张力,如油水混合在一起,便形成乳化状态。加破乳化剂。

其危害:

一是降低油品的击穿电压。100～200mg/kg击穿电压大幅度降至1.0kV,油中纤维杂质极易吸收水分,在电场作用下,在电极间形成导电的“小桥”,因而容易击穿。

二是使介质损耗因数升高。悬浮的乳化水影响最大,不均匀。

三是促使绝缘纤维老化,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分进入纤维分子后降低其引力,促使其水解成低分子的物质,降低纤维机械强度和聚合度。实验证明,120℃,绝缘纤维中的水分每增加1倍,纤维的机械强度下降1/2,当温度升高,油中的水增加,纤维的水降低,温度降低,则相反。因此,应监视油中的微水,进而监视绝缘纤维的老化。

四是水分助长了有机酸的腐蚀能力,加速了对金属部件的腐蚀。综上所述,油中含水量愈多,油质本身的老化、设备绝缘老化及金属部件的腐蚀速度愈快,监测油中水分的含量,尤其是溶解水的含量十分必要。

为确保变压器：安全可靠的运行，需要实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度，为此工采网推荐德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x ：BDVB TrafoStick TS4x传感器是专为变压器现场使用而开发的，专门用于持续实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度。变压器介电强度的自动实时监测可以观察变压器的安全状态，识别趋势，最重要的是，及时采取措施提高变压器和整个供电区域的安全性。

德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x 参数：

试验准备和环境

1．试样的处理

⑴用绸布蘸对试样无腐蚀作用的溶剂,擦净试样。

⑵预处理和条件处理：处理条件和方法可根据产品的性能要求从本标准附录表1和表2中选取。有特殊要求的可由产品标准另行规定。

⑶绝缘材料的电气强度随温度和含水量而变化。除被试材料已有规定外者，试样应在23±2℃，相对湿度（50±5）%的条件下处理不少于24h。

⑷经过受潮或浸液体媒质的试样在试验前应用滤纸轻轻吸去液滴，从试样取出到试验完毕不应超过5分钟。

⒉ 媒质：

⑴气体媒质：采用空气，如有闪络可在电极周围加柔软硅橡胶防飞弧圈。防飞弧圈与电极之间有一毫米左右的环状间隙，环宽30mm。

⑵液体媒质：常态试验及90℃以下的热态试验采用清洁的变压器油，90℃至300℃以内的热态试验采用清洁的过热气缸油。

⒊试验环境：

⑴常态试验环境：

温度为20±5℃，相对湿度为65±5%。

⑵热态试验或潮湿环境试验条件由产品标准参照录中表2予以规定。

击穿的判断：

试样沿施加电压方向及位置有贯穿小孔、开裂、烧焦等痕迹为击穿，如痕迹不清可用重复施加试验电压来判断。

试验的预处理、条件处理：

预处理：为减少试样以往放置条件的不同而产生的影响，以使试验结果有较好的重复性和可比性。预处理条件可由表1选取。

表1    预处理条件

条件处理：试验前，试样在规定的温度下，在一定相对湿度的大气中或完全浸于水（或其他液体）中，放置规定的时间后进行试验，以考核材料性能受温度、湿度等各种因素影响的程度。处理条件由表2选取。机械应力处理条件和方法按产品标准规定。

定义

1 击穿电压 breakdownvoltage 

在规定的试验条件下，用连续均匀升压的方法对电缆纸施加工频电压，使纸样发生击穿时的电压 

值。 

2 电气强度 electricstrength 

在规定的试验条件下，电缆纸试样发生击穿的电压值除以施加电压的两电极之间纸样的平均厚度。 

3 试验设备、电极及试样处理设备 

 试验设备 

基本电路如图 1所示，并应符合下列各条基本要求。

.1 高压试验变压器的容量应保证次级额定电流不小于。.04Ao 

.2 工频电源应为50Hz的正弦波，试验变压器输出电压波峰系数为 1.31^-1.51, 

.3 保护电阻值以电压每伏(0.2-0.5),0计算，即(0.2-0.5),Q/V. 

.4 调压器应能均匀地调节电压，其容量与试验变压器的容量相同。 

.5 过电流继电器应有足够的灵敏度，保证试样击穿时在。is内切断电源，动作电流值应选择适当值，避免发生击穿后不动作或未击穿时误动作。 

.6 电压测量 

在高压侧用精度不低于 1.5级的静电计来测量。在低压侧用精度不低于0.5级的伏特表测量，其测量误差不应超过士4%.

Tl一调压器，T:一试验变压器;R一保护电阻;Cx一试样;v一伏特计; F-熔断器庄一指示灯;S麒S:一按钮月一过电流继电器线圈决一接触器;1',一过电流继电器触点理:一接触器触头;K一电源开关

图 1 试验设备原理示意图

推荐设备：DDJ-100KV电压击穿试验仪

适用范围及功能

主要适用于固体绝缘材料（如：塑料、橡胶、层压材料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘漆等绝缘材料及绝缘件）在工频电压或直流电压下击穿强度和耐电压的测试。

本仪器由电脑控制，是我公司自主研发的全新第三代介电击穿检测仪器，本仪器电子控制系统是通过西门子PLC控制，数据采集方式通过光电隔离，有效解决试验过程中的抗干扰问题，软件操作使用方便，能够实时显示动态曲线，同时升压速率无级可调，可以根据自己的需要进行升压速率调节，调节范围在10V-7000V/S，处于国内先地位（国内一能达到此功能的厂家），使升压速率真正做到匀速、准确，并能够准确测出漏电电流的数据。可实时绘制试验曲线，显示试验数据，判断准确，并可保存，分析，打印试验数据。

本系统能够自动判别试样击穿并采集击穿电压数据及泄露电流，同时能够在击穿的瞬间电压迅速降低自动归零。软件系统操作方便，性能稳定，安全可靠。

二、软件功能:

    01、软件平台：WINDOWS窗口操作平台，界面直观，便于操作

02、曲线显示：在实验过程中可以动态显示试验曲线

03、数据导出：可以对试验结果导入EXCEL表格

04、实验报告：可以人为设置报告名称，并对实验报告进行打印

05、试验方式：可以根据需求对直流试验和交流试验进行灵活选择

06、试验方法：可以根据需求自行选择击穿电压、耐压试验、梯度试验

07、参数设置：可以根据不同的试验方式及试验方法灵活设置所需的不同参数值

08、试样设置：可对不同标准的试样参数灵活设置

09、人员管理：设置用户名及密码，不同的操作员登入进行不同的试验，互不影响

10、标准选择：含有不同标准，可根据需求自行选择

11、连续操作：连续操作试验时，可直接在软件里结束试验，进行二次试验

三、技术要求：

01、输入电压： 交流 220 V/50Hz
02、输出电压： 交流 0--100 KV ; 
               直流 0—100 KV
03、电器容量： 5KVA
04、高压分级： 0--5KV； 0-10KV； 0--20KV；0--50KV ；0—100KV

05、升压速率：10-7000V，在此区间内可以手动设置，目前国内一能达到此功能的仪器

06、试验方式：
           直流试验：1、匀速升压  2、梯度升压  3、耐压试验 
           交流试验：1、匀速升压  2、梯度升压  3、耐压试验

07、判停方式两种：1、电压判停  2、电流判停

08、电压电流采集方式：光电隔离采集，有效保证控制系统的安全性和可靠性。

09、试验介质：空气，试验油
10、安装灵敏度较高的过电流保护装置保证试样击穿时在0.05S内切断电源。
11、采用先进智能集成电路匀速调压。
12、支持短时间内短路试验要求。
13、电压试验精度： ≤ 1％。
14、试验电压连续可调： 0--100 KV。

15、电流可采集到mA级

16、电极规格：满足GB/T 1408.1-2006标准要求（材质为黄铜）

1、片材电极 ￠25mm  两个   片材电极 ￠75mm一个

                  2、漆包线电极        两个

                  3、管用电极          两个

17、漏电电流：实时采集并记录Z大值

18、同时支持手动放电和自动放电

19、电极必须配有电极支架，具有自动居中对准功能

20、油槽内部有支撑板方便放置电极支架

21、机壳内部具有照明系统

22、试验空间内具有排风系统

23、试验操作门为左右滑动门且门上有大面积的钢化玻璃观察窗。

24、试验开始与结束后必须有指示灯

25、核心控制部件必须是西门子PLC

     26、主机尺寸：长宽高-1600*1000*1750（MM）

     27、油槽尺寸：长宽高-300*200*150

28、设备重量：约300KG

29、工作环境：温度—室温  湿度--﹤65%

绝缘油介电强度测定仪注意事项:

1、试验前油样的选择，安放及电极间的距离应符合国标及行标。

2、电源接通后，严禁操作人员或其它人员触及外壳，以免发生危险。

3、本仪器在使用过程中如发现异常，应立即切断电源。

4、新油杯或新清洗的油杯应先击穿24次才可进行试验，油杯在不进行试验时应用干净的油侵泡。

击穿电压测定仪维护与保养:

1、避免将本仪器暴露于潮湿的环境中。

2、油杯和电极需保持清洁，在停用期间，应盛以新变压器油保护。再次使用前，检查电极间距离有无变化，电极头与电极杆丝扣是否松动，如有松动应及时旋紧。

影响击穿电压的因素：

（1）水分，水分是影响击穿电压最灵敏的赃物。因为水是一种极性分子，在电场力作用下，很容易被拉长，并沿着电场方向排列，从而在两极间形成导电“小桥”，使击穿电压剧降。另外，击穿电压的大小不仅取决于含水量，还取决于水在油中所处的状态，通常乳化水对击穿电压影响很大，溶解水次之。

（2）油中含有微量的气泡，也会使击穿电压电压明显下降，因为油中存在气泡，则在较低电压下气泡便可游离，并在电场力作用下，在电极间形成导电“小桥”，使油被击穿，降低了油的击穿电压。

（3）温度对击穿电压的影响视油中杂质和水分的有无而不同。不含杂质，并经干燥无水分的油，一般温度对击穿电压影响不大。但当温度升高到一定温度时，油分子本身因裂解而产生电离，且随着温度的升高，油品的粘度显著减小，电离产生的电子和离子由于阻力变小而运行速度加快，导致油品被击穿，击穿电压显著下降。

如果油中含有杂质和水分时，则在同一温度下，其击穿电压比无杂质。水分的油的击穿电压要低，温度较低时，油中水多呈悬浮状，其击穿电压值较小，随着温度的升高，乳状水逐渐变为溶解状，油品的击穿电压随之上升。但如果温度升高到一定程度，则油中水分发生蒸发，在油中造成气泡的数目便会增加，而且由于温度升高，粘度降低，使水分、杂质和气泡在油中形成导电“小桥”，使油的击穿电压又很快地下降。尤其是油中杂质和水分都存在时，这种导电“小桥”更易形成，击穿电压下降更明显。

（4）当油中既含有游离碳，又含有水分时，油的击穿电压随碳微粒量的增加而下降。

（5）油老化后生成的酸等产物，是使水保持乳化状态的不利因素，因而会使油的击穿电压下降；而干燥不含水分的油，酸等老化产物对击穿电压影响不明显，但确能使介质损耗因数急剧增加。这时，测定油的击穿电压不如测定介质损耗因数更能判断油的老化程度的原因所在。

      绝缘油广泛应用于充油电缆、油断路器、变压器、电力电容器和油套管等高压电气设备中。在运行中，绝缘油由于受到阳光、杂质、氧气、高温度、高湿度、强电场等的作用，性能会逐渐变坏，致使它不能充分发挥绝缘作用，为此必须定期地对绝缘油进行有关试验，以鉴定其性能是否变坏。绝缘油的质量与击穿电压有密切的关系。

       我们北京华测公司依据国家标准GB/T507-2002、行标DL429.9-91以及电力行业标准DL/T846.7-2004自行研发、生产了系列绝缘油介电强度测试仪。接下来了解一下仪器特点。

性能特点：

1、本仪器采用微处理器，自动完成升压、保持、搅拌、静放、计算、打印等操作，可在0～80KV范围内进行油循环耐压试验。

2、采用大屏彩色液晶显示屏，界面简洁，触摸按键，配有中、英文切换菜单提示；造形美观，体积小巧，重量轻便。仪器采用便携式结构，携带方便，户内外使用均可。

3、本仪器操作简单，操作人员只需进行简单的设置，仪器将会按照设定自动完成1杯油样的耐压试验。1～10次的击穿电压值和轮回次数会自动存储，试验完成后，热敏打印机可打印出各次击穿电压值和平均值。

4、仪器测试执行标准包含行业标准、国家标准及国外标准，且操作简单便捷。

5、试验数据在关闭电源状态下可保存并且可存储100个实验测试数据，方便日后调阅及打印。

6、采用单片机控制进行匀速升压，电压频率准确到50HZ，使得整个过程便于控制。

7、具有过压、过流、限位等保护，以保障操作人员的安全。

8、具有温度测量显示功能以及系统时钟显示。

9、标准RS232接口，可与计算机通信。

10、USB接口，可导出测试数据。 

绝缘油介电强度测定仪的测试意义

　　1.电绝缘材料的绝缘强度是决定材料可以在何种条件下使用的关键性能。在很多情况下，材料的绝缘强度是所使用装置设计的决定性因素。

　　2.本测试方法用于提供部分所需的信息，以判断材料在一定应用条件下的适用性；当然也能用于检测由于流程的变化，老化的程度，或是其他制造或环境条件而造成的变化或是与正常特征的偏差。该测试方法可以有效地应用于流程控制，验证或研究测试。

　　3.本测试方法所获得的结果，很少能直接用于实际使用材料介电性能的判断。在大多数情况下，还需要对其他功能测试和/或对其他材料测试所获得的结果进行比较，以估计出它们对特定材料的影响，才能进行评价。

　　4.对不同材料进行相互比较时，不提测试方法所给出的结果不同。如果可以安装电动电压控制器，那慢速测试法将比逐步测试法更简单、更常用。不同测试方法所获得结果可相互比较。