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電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
日期:2024-12-28 12:13
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摘要:
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
變壓器油幾個(gè)問題
變壓器油幾個(gè)問題
電壓擊穿試驗(yàn)儀
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
1.1標(biāo)準(zhǔn)的比較
目前關(guān)于絕緣油擊穿電壓測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)比較常用的有
GB/T507—1986《電氣用油絕緣強(qiáng)度測(cè)定法》
DL/T429—1991《電力系統(tǒng)油質(zhì)試驗(yàn)方法》
其中GB/T507—1986主要參照IEC156《絕緣油電氣強(qiáng)度測(cè)定方法》制定,與IEC156差別很小。
GB/T507—1986和DL/T429—1991這兩種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法(前者簡(jiǎn)稱“方法一”,后者簡(jiǎn)稱“方法二”)差別較大,主要差別有兩點(diǎn):一是電極形狀不同,方法一采用球形和球蓋形電極,方法二的電極為平板圓形;
二是測(cè)定油杯容量不同,方法一規(guī)定油杯容積為300~500mL,而方法二規(guī)定油杯容積不得小于200mL(DL/T429—1991的附錄中另有小電極、小油杯、小間隙的試驗(yàn)方法)。在DL/T429—1991中有一條注釋:“經(jīng)過濾處理,脫氣和干燥后的油及電壓高于220kV以上的電力設(shè)備,應(yīng)按GB507《電氣用油絕緣強(qiáng)度測(cè)定法》,采用球蓋形電極進(jìn)行試驗(yàn)。”這兩種方法的應(yīng)用在相關(guān)變壓器油質(zhì)量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)中有明顯的規(guī)定:GB/T2536—1990《變壓器油》和SH0040—1991《超高壓變壓器油》中規(guī)定擊穿電壓的測(cè)定采用方法一;在GB/T7595—2000《運(yùn)行中變壓器油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定擊穿電壓的測(cè)定采用方法一或方法二;
在GB/T50150—1991《電氣設(shè)備安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定絕緣油的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)采用方法一,但試驗(yàn)電極采用平板圓形電極。
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
1.2.1現(xiàn)狀
據(jù)筆者調(diào)查了解,目前國內(nèi)電力行業(yè),尤其是供電系統(tǒng)和安裝系統(tǒng),絕大多數(shù)采用方法二測(cè)試絕緣油擊穿電壓,即以平板倒角形電極和較小的油杯進(jìn)行測(cè)試,但又忽略了DL/T429—1991中的注釋,無論是什么狀態(tài)的油,從什么電壓等級(jí)的電氣設(shè)備中采集的油樣,統(tǒng)統(tǒng)都用方法二進(jìn)行測(cè)試?!?/div>
1.2.2原因分析
在電力系統(tǒng)中基本上采用方法二測(cè)試絕緣油擊穿電壓,這種狀況的形成有歷史沿革的原因,也有方法一用油量大的原因?! ?/div>
多年來,各用油部門一直采用方法二進(jìn)行擊穿電壓的測(cè)試,相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備(如電極、油杯)都為適應(yīng)方法二而設(shè)計(jì)。要嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)不同油樣,隨時(shí)更換油杯、電極,必須對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行更新改造,這給試驗(yàn)人員增添了許多麻煩。絕大多數(shù)情況下,試驗(yàn)人員就用一種電極、一種油杯測(cè)試所有油樣,若試驗(yàn)結(jié)果能滿足不同等級(jí)要求的絕緣油擊穿電壓標(biāo)準(zhǔn),這也是一種不錯(cuò)的選擇,而且不會(huì)產(chǎn)生任何分歧,但是,如果測(cè)定值介于合格與不合格之間,麻煩就出現(xiàn)了。例如,需測(cè)定一臺(tái)500kV運(yùn)行中變壓器油的擊穿電壓,采用平板倒角形電極和小油杯,以及相配套的升壓設(shè)備等試驗(yàn)設(shè)備,電極之間距離2.5mm,測(cè)定的結(jié)果為46kV,這顯然不滿足GB/T7595—2000規(guī)定的擊穿電壓不小于50kV的要求。但是此時(shí)并不能判斷此油樣不合格,因?yàn)榘凑誅L/T429—1991中的注釋規(guī)定,電壓高于220kV的電氣設(shè)備的油擊穿電壓試驗(yàn)應(yīng)按方法一進(jìn)行。要判斷此油樣是否合格,就必須再取樣,用球蓋形電極和大油杯進(jìn)行試驗(yàn)。這樣無疑給試驗(yàn)工作帶來更大的麻煩。有些單位則采取加深本體油處理的手段,仍用平板倒角形電極,直至測(cè)定值合格為止。這樣做使絕緣油的絕緣性更可靠,但卻加大了處理成本,是極不經(jīng)濟(jì)的。用平板倒角形電極、球形電極和球蓋形電極測(cè)得的擊穿電壓值有顯著的差異,GB/T7959—2000附錄B中對(duì)采用3種電極測(cè)定的擊穿電壓值進(jìn)行了比較:采用球形電極比采用平板倒角形電極約高6kV;采用球蓋形電極比采用平板倒角形電極高3~6kV;當(dāng)油的擊穿電壓值在30kV以下時(shí),球形和平板倒角形電極的測(cè)定值基本一致。但這只是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律,不能簡(jiǎn)單地把采用平板倒角形電極測(cè)得的擊穿電壓值都加上3~6kV,對(duì)單個(gè)油樣來說差別可能很大,也可能很小。
方法一用油量大,需從電氣設(shè)備中多次取樣,對(duì)于互感器、電抗器和少油開關(guān)等少油電氣設(shè)備,多次取樣后,油量不足就必須補(bǔ)油。因此很多單位都選擇方法二,以小油杯進(jìn)行測(cè)試。
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
1.3試驗(yàn)方法的改進(jìn)建議
a)方法標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。目前IEC156的試驗(yàn)方法是得到世界上大多數(shù)國家承認(rèn)的,其通用性、先進(jìn)性不容置疑。在標(biāo)準(zhǔn)化工作中,優(yōu)先采用先進(jìn)的、國際通用的標(biāo)準(zhǔn)制訂本國的標(biāo)準(zhǔn)是一條很重要的原則,GB/T507—1986基本上是參照IEC156制訂的,要求基本相同。
b)考慮到運(yùn)行中電氣設(shè)備的油量稍少及測(cè)試油杯的容量稍小對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大的情況,可對(duì)GB/T507—1986中油杯容量的限制放寬,例如從300~500mL放寬至200~500mL。
c)方法一比方法二更接近于絕緣油的實(shí)際使用情況,充油電氣設(shè)備中發(fā)生油隙擊穿是在場(chǎng)強(qiáng)較高又相對(duì)集中的區(qū)域,與球形或球蓋形電極間隙更相似,而不同于平板倒角形電極間隙。
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
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2影響試驗(yàn)結(jié)果的主要因素
嚴(yán)格地講,不含水分、灰塵和纖維等雜質(zhì)的純凈油,擊穿起始于個(gè)別油分子在電場(chǎng)中的極化、電離,其化學(xué)組成對(duì)擊穿電壓影響不大,不同牌號(hào)和產(chǎn)地的絕緣油應(yīng)該具有大致相同的擊穿電壓,并且同一試樣平行試驗(yàn)結(jié)果的分散性也不大,擊穿電壓值能達(dá)到200kV以上(電極距離2.5mm)。但實(shí)際應(yīng)用中的油和“純凈油”有極大的不同,用目前世界上*先進(jìn)的凈化設(shè)備多次處理后的絕緣油,其含水量也往往大于2mg/kg,每100mL油中長度大于5μm的雜質(zhì)顆粒不少于數(shù)千個(gè);另外在取樣測(cè)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(huì)不可避免地混入油中。這些油中的雜質(zhì)和溶解于油并與油分子緊密結(jié)合的水分子,在純凈的油分子遠(yuǎn)未在電極之間極化和電離之前,就沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向排列、聚集,進(jìn)而電離形成微小通路,即所謂“小橋”,小通路連接貫穿兩極,導(dǎo)致油迅速擊穿。油中雜質(zhì)越多,越易形成小橋,擊穿電壓越低。測(cè)定絕緣油的擊穿電壓,實(shí)際上是在衡量絕緣油中雜質(zhì)含量的多少,即判斷絕緣油被污染的程度?! ?/div>
油的擊穿過程實(shí)際上是隨機(jī)的,與油隙電場(chǎng)的瞬間狀態(tài)密切相關(guān)。油中雜質(zhì)分布的不均勻性和雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致油隙間雜質(zhì)顆粒的分布隨時(shí)間改變而不同,因此小橋在電場(chǎng)中的位置是不可預(yù)知的。尤其是對(duì)于平板倒角形電極而言,相對(duì)均勻的電場(chǎng)比球形和球蓋形電極所形成的同等強(qiáng)度的電場(chǎng)所占的空間體積要大得多,小橋形成的位置更加不可預(yù)知,形成的概率也要大得多。這也是平板倒角形電極測(cè)定油的擊穿電壓值比另兩種電極的測(cè)定值低的根本原因?! ?/div>
由以上擊穿機(jī)理的分析,我們可以得知油隙的擊穿雖然是短暫的一瞬間,其過程卻是復(fù)雜的,即使是一杯試樣,在多次擊穿試驗(yàn)中的測(cè)得值也是分散性很大的,各種試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定取6次試驗(yàn)的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果,這種規(guī)定在一般的測(cè)試中是不多見的。把一些顯而易見的影響因素作人為的嚴(yán)格規(guī)定,使這些因素對(duì)結(jié)果的影響維持在一個(gè)恒定的水平是十分必要的。
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
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3對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷
3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性
一個(gè)絕緣油油樣6次擊穿電壓試驗(yàn)的測(cè)定值,其分散性是較大的,根本原因在于擊穿瞬間兩個(gè)電極之間的電場(chǎng)分布狀態(tài)和絕緣油中所含雜質(zhì)的分布狀態(tài)都是隨機(jī)的。數(shù)據(jù)處理中,不論6個(gè)數(shù)據(jù)分散性有多大統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行平均,或者按照數(shù)處理原則舍棄離散值再進(jìn)行平均,都不十分合適。筆者認(rèn)為,有些儀器使用說明中建議當(dāng)6個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差s≥10kV(電極距離2.5mm)時(shí)重新取樣測(cè)定,這一提法值得推薦。較準(zhǔn)確地說,我們測(cè)得的擊穿電壓值只是說明該絕緣油在平均值附近發(fā)生電擊穿的概率*大,偏離此點(diǎn)較多的過高值和過低值出現(xiàn)電擊穿的概率較低,并不是說該絕緣油在此點(diǎn)一定被擊穿。選擇擊穿電壓值較集中的范圍,取不少于6個(gè)測(cè)定值的平均值作為測(cè)定結(jié)果是較為合理的,這樣更能較真實(shí)地反映絕緣油的平均被污染水平。
電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
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3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性
得到準(zhǔn)確可靠的絕緣油擊穿電壓值,是擊穿電壓試驗(yàn)的*終目的。若對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生懷疑,建議用下述辦法處理
a)檢驗(yàn)升壓裝置輸出電壓波形和幅值。此項(xiàng)工作一般生產(chǎn)廠家都已做了,在正常使用中發(fā)生變化的可能性不大,在使用中若沒有發(fā)生明顯的損壞,由此引起的誤差可能性很小?! ?/div>
b)在測(cè)得值介于合格與不合格之間時(shí),采用對(duì)比試驗(yàn)的方法,驗(yàn)證油杯和電極對(duì)結(jié)果的影響,即同時(shí)在不同的試驗(yàn)室,用不同的電極和油杯測(cè)定同一油樣,在確保兩對(duì)電極間距離都是(2.5±0.1)mm的前提下,測(cè)定值較高的應(yīng)更接近于真值。這是因?yàn)橹挥须姌O間距離過大才會(huì)使絕緣油的擊穿電壓測(cè)定值的誤差為正誤差,其余各種影響因素,包括電極形狀、加工精度和表面狀態(tài),油杯的材料、形狀等,都會(huì)使測(cè)定值出現(xiàn)負(fù)誤差,即測(cè)得結(jié)果小于真值?!?br>電壓擊穿試驗(yàn)儀如何選擇變壓器油
2.1試驗(yàn)儀器的影響
試驗(yàn)儀器包括升壓裝置(手動(dòng)或自動(dòng))、油杯和電極、攪拌裝置(手動(dòng)或自動(dòng))、數(shù)據(jù)輸出裝置(模擬儀表或數(shù)顯打印機(jī))、計(jì)時(shí)裝置等,每一部分的異常都會(huì)使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生誤差,全自動(dòng)的儀器較好,在測(cè)定過程中基本上消除了人為因素的影響。
2.2環(huán)境的影響
大氣中的飄塵和水氣不可避免地要混入待測(cè)油樣中,從而使測(cè)定值偏低,因此標(biāo)準(zhǔn)中有油杯加防塵蓋和盡快完成測(cè)定的提法,有條件的話,應(yīng)盡可能在有空調(diào)的潔凈、干燥的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定,尤其是在我國南方潮濕多雨的季節(jié)和北方沙塵較大的季節(jié),防止環(huán)境條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響?! ?/div>
2.1.1升壓裝置
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(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響,不同的測(cè)試儀器,其升壓裝置的性能必須確保符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。升壓裝置的此項(xiàng)性能應(yīng)由生產(chǎn)廠家在儀器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中予以保證,用戶可在選購儀器時(shí)向生產(chǎn)廠家索要升壓裝置輸出電壓頻譜分析和輸出電壓峰值的檢測(cè)報(bào)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(chǎng)也截然不同,平板倒角形電極之間的電場(chǎng)可以大致看成是均勻電場(chǎng),而球形和球蓋形電極之間的電場(chǎng)為不均勻電場(chǎng),絕緣油在不同電場(chǎng)中的表現(xiàn)也完全不同。油杯的容量大小、電極浸入絕緣油的深淺都會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來影響,為此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定。實(shí)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(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來明顯的差異。
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