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科研动态

电气设备的绝缘油介电强度试验探讨

时间:2014-08-08 11:24??阅读:
        电力系统中用绝缘油作介质的设备包括变压器、带绕组的互感器等,其中变压器属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之一,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事故之前,绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。对于大型电力变压器,目前几乎是用油来绝缘和散热,变压器油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质,裂解成低分子气体;变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。随着故障的缓慢发展,裂解出来的气体形成气泡在油中经过对流、扩散作用,就会不断地溶解在油中。同一类性质的故障,其产生的气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度,可以作为反映电气设备异常的特征量。因此,非常有必要定期对绝缘油介电强度进行试验,以判断电力设备的状态。下面,中旭科技就电气设备的绝缘油介电强度试验方法做一探讨,欢迎同行交流。
 
一、绝缘油电气强度试验
   
 1.电气性能试验的意义
 
    绝缘油的电气性能试验有两项,即电气强度试验和测量tgδ值。影响绝缘油电气强度的主要因素,是油中所含的水分和杂质。电气强度不合格的绝缘油不能注入电气设备。但经过过滤处理除去其中所含的水分和杂质后仍会变成好油。油的tgδ值反应油质好坏的重要指标之一。绝缘油老化后,将生成大量的极性基和极性物质,这也使油的电导和松弛极化加剧。因此,测定绝缘油的tgδ,无论对新油或运行中的油,都是十分必要的。
  
2.试验方法
 
电气强度试验,即测量绝缘油的瞬时击穿电压值。试验接线与交流耐压试验相同,目前国内一般采用全自动绝缘油介电强度测试仪进行油耐压试验,即在绝缘油中放上一定形状的标准试验电极,电极间加上工频电压,并以一定的速率逐渐升压,直至电极间的油隙击穿为止。该电压即绝缘油的击穿电压(KV),或换算为击穿强度(KV/cm)。
 
试验电极,根据有关规程规定,用黄铜或不锈钢制成,直径为25毫米,厚4毫米,倒角半径R为2毫米。安置电极的油杯的容量按规定应为200毫升,油杯是用瓷或玻璃制成,其几何尺寸应能保证;①从电极到杯壁和杯底的距离应不小于15厘米;②电极至上层油面的距离应不小于电极至杯底的距离。电极面应垂直,两电极必须平行。
 
3.试验步骤及注意事项
 
清洗油杯
   
试验前电极和油杯应先用汽油、苯或四氯化碳洗净烘干,洗涤时用洁净的丝绢,不可用布和棉纱。电极表面有烧伤痕迹的不可再用。调整好电极间距离,使其保持2.5毫米。油杯上要加玻璃盖或玻璃罩。试验在室温15~35℃,湿度不高于75%的条件下进行。
   
油样处理
 
试油样送到试验室后,必须在不破坏原有储藏密封的状态下放置相当时间,直至油样接近室温。在油倒出前,应将储油容器颠倒数次,使油均匀混合,并尽可能不产生气泡。然后用被试油杯和电极冲洗两、三次。再将被试油沿杯壁徐徐注入油杯中。盖上玻璃盖或玻璃罩,静置10分钟。
   
加压试验
   
调节调压器使电压从零升起,升压速度约3千伏/秒,直至油隙击穿,并记录击穿电压值。这样重复试验5次,取平均值。
   
击穿时的电流限制
   
为了减少油击穿后产生的碳粒,应将击穿时的电流限制在5毫安左右。在每次击穿后要对电极间的油进行充分搅拌,并静置5分钟后再重复试验。
   
二、绝缘油tgδ值的测量
 
将被试油装入tgδ值测量专用的油杯中,并接在高压交流平衡电桥上,在工频电压下进行测量。
  
1.试验接线和使用仪器
 
试验时应按所用电桥说明书要求进行接线。目前我国使用较多的有关仪器有以下几种。
   
(1)油杯。有单圆筒式、双圆筒式及三接线柱电极式的。
 
(2)交流平衡电桥。 常用的国产电桥有QS3型或其它可测量tgδ值小于0.01%灵敏度较高的电桥。
  
2.试验步骤
 
(1)清洗油杯。试验前先用有机溶剂将测量油杯仔细清洗并烘干,(以防附着于电极上的任何污舞杂质及水分潮气等影响试验结果。即保证空杯的tgδ值小于0.01%,才能满足对绝缘油测试准确度的要求)。然后用被试油冲洗测量油杯两、三次,再注入被试油,静置10分钟以上,待油中气泡逸出后再进行测量。
   
(2)适当的试验电压和温度。试验电压由测量油杯电极间隙大小而定,一般应保证间隙上的电场强度为1千伏/毫米。在注油试验前,还必须对空杯进行1. 5倍工作电压的耐压试验。由于绝缘油的tgδ值很小,特别是电缆油和电容器油,所以要用精密度较高的西林电桥测量,以保证至少能测出0.01%的tgδ值。由于绝缘油的tgδ值随温度的升高而按指数规律剧增,因此除了在常温下测量油的tgδ值外,还必须将被直油样升温(变压器油要升温至70℃,电缆油要升温至100℃),测量高温下tgδ值。因为判断油质的好坏主要是以高温下测得的tgδ值为准;而在低温时,有时好油和坏油的tgδ值差别不大。又由于好油的tgδ值随温度升高,增长较慢;而坏油的tgδ值则随温度升高,增长很快。因此高温下二者的tgδ值会差别很大,更利于区分油质的好坏。按有关标准规定,对于变压器油、新油和再生油升温至70℃时的tgδ值应不大于0.5%,运行中的油70℃时的tgδ值应不大于2%,电缆油100℃时的tgδ值应不大于0.5%。

该试验以中旭科技研发生产的ZX2083 绝缘油介电强度测试仪为例。该电力测试仪器是是根据国家标准GB-86《绝缘油介电强度测定法》研制而成,仪器LCD显示屏可以实现试验过程和结果显示,内置EEPROM存储器最多可以保存50组试验数据和结果,所有的人机交互操作都由旋转鼠标完成,微型打印机可以随时打印试验结果,ZX2083型测试仪操作简单,功能强大,稳定可靠抗干扰能力极强,试验过程中无死机现象发生。

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