如何測(cè)定絕緣油擊穿電壓

1 范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了絕緣油擊穿電壓的測(cè)定方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)定 WC 粘度不大于 350mm z /S。 的各種絕緣油， 適用于未使用過的絕緣油的交接試驗(yàn)， 也適用于設(shè)備監(jiān)測(cè)和保養(yǎng)時(shí)對(duì)試樣狀況的評(píng)定。

2 引用標(biāo)準(zhǔn)

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文， 通過引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的一部分。 除非在標(biāo)準(zhǔn)中另有明確規(guī)定， 下述引用標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)是現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 4756 石油液休手工取樣法

IEC 52 球隙(一球接地)電壓測(cè)定法

IEC 60 高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)

3 方法概要

向置于規(guī)定設(shè)備中的被測(cè)試樣上施加按一定速率連續(xù)升壓的交變電場(chǎng)， 直至試樣被擊穿。

4 試劑

4.1 丙酮:分析純。

4.2 石油醚:分析純， 60'C 一 90.C。

5 儀器

5.1 電器設(shè)備由以下部分組成:

a)調(diào)壓器；

b)步進(jìn)變壓器；

C)切換系統(tǒng)；

d)限能儀。

以上兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備可在系統(tǒng)中以集成方式使用。

5.1.1 調(diào)壓器

因?yàn)槭挚卣{(diào)節(jié)不易得到要求的均衡升壓， 電壓調(diào)節(jié)應(yīng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)， 電壓自動(dòng)控制可由以下方法之一實(shí)現(xiàn)。

a)自鍋?zhàn)儔浩?

b)電子調(diào)節(jié)器;

c)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié);

d)碗府調(diào)節(jié)器；

e)電阻型分壓器；

51.2 步進(jìn)變壓器

5.1.2.1 試驗(yàn)電壓是由交流電源(48 Hz---62 Hz)供電的步進(jìn)變壓器得到的。 對(duì)低電壓源的控制要滿足試驗(yàn)電壓平緩均勻， 有變化且無(wú)過沖或瞬變， 其電壓增長(zhǎng)值(如由自藕變壓器產(chǎn)生的)不能超過預(yù)期擊穿電壓的 2%。

5.1.2.2 其加在絕緣油電池電極上的電壓是一個(gè)近似正弦的波形， 該峰值因數(shù)應(yīng)在，/厄~士 7 寫范圍內(nèi)。 變壓器次級(jí)線圈中心點(diǎn)應(yīng)接地。

5.1.3 限流電阻

為保護(hù)設(shè)備和防止絕緣油在擊穿瞬間的過度分解， 需在試樣杯的線路中串接一個(gè)電阻， 以限制擊穿電流。 對(duì)于電壓大于 15 kV 的情況， 變壓器及相關(guān)電路的短路電流應(yīng)在 10 mA 一 25mA 內(nèi)， 這一點(diǎn)可通過電阻與高壓變壓器的初級(jí)線圈、 次級(jí)線圈之一或同時(shí)相連得以實(shí)現(xiàn)。

5.1.4 切換系統(tǒng)

5.1.4.1 基本要求

達(dá)到恒定電弧時(shí)， 電路即自動(dòng)斷開。 達(dá)到試樣擊穿電流時(shí)， 步進(jìn)變壓器的初級(jí)線圈應(yīng)與斷路器相連， 并在 1 0 ms 內(nèi)斷開電壓。 如果在電極間發(fā)生瞬時(shí)火花(可聞或可見時(shí))， 則手動(dòng)斷開電路。

注:電流感應(yīng)元件的靈敏度取決于能量限制設(shè)備。 通常情況下， 4 mA 的電流觸發(fā)切斷不能超過 5 ms ,而瞬間電流為 1A 時(shí)(按 5. 1. 4. 2)， 電流觸發(fā)切斷的時(shí)間最好為 lus.

5.1.4.2 對(duì)于硅油的特別要求發(fā)生電弧放電時(shí)， 硅油可能產(chǎn)生固體分解物， 導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的誤差。 因此， 應(yīng)采取措施使在擊穿放電中所消耗的能量為最小。 按上述要求限定電流， 在 10 ms 內(nèi)與步進(jìn)變壓器初級(jí)線圈相連， 只適用于烴類測(cè)定。 為了使硅油獲得更為滿意的測(cè)定結(jié)果， 可使用低阻抗變壓器的初級(jí)線圈短路設(shè)備或能檢測(cè)在幾微秒內(nèi)擊穿的低壓設(shè)備。 這種設(shè)備可以是模擬裝置(如受調(diào)放大器)， 也可以是開關(guān)型式(如可控硅)。 使用此種設(shè)備， 在擊穿檢測(cè) 1 ms 內(nèi)步進(jìn)變壓器的輸出電壓應(yīng)減至零， 并按試驗(yàn)順序在進(jìn)行下一步試驗(yàn)前電壓不得增大。

5.2 測(cè)量?jī)x器

5.2 門對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)， 試驗(yàn)電]R 值定.義為電壓峰值除以根號(hào) 2。

5.2.2 該電壓的測(cè)量可通過將峰值電壓表或其他類型的電壓表與測(cè)試變壓 LTA 的輸入端或輸出端相連， 或者上述提供的專用線圈相連來測(cè)量。 使用時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)校正， 該標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)達(dá)到所需測(cè)量的全刻度。

5.2.3 一種較滿意的校正方法是變換標(biāo)準(zhǔn)法， 此方法是將一種輔助測(cè)量設(shè)備置于連在高壓電極間的試樣杯的位置， 使其具有與裝有試樣的試樣杯相同的阻抗， 輔助測(cè)量設(shè)備

可按原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立校正。 如IEL 52(也可參見 IEC 60).

5.3 試驗(yàn)組件

5.3.1 試樣杯

5.3.1.1 試樣杯體積在 356 mL一 600 ml,之間。試樣杯由絕緣材料制成.試樣杯應(yīng)透明，且對(duì)絕緣汕及所用清洗劑具有化學(xué)惰性。 試樣杯應(yīng)帶蓋子， 設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到在清洗和保養(yǎng)時(shí)能容易取出電極。 試樣杯見圖 1、 圖 2、

5.3.2 電極

5.3.2.1 電極由磨光的銅、 黃銅或不銹鋼材料制成， 球形(直徑 12. 5 mm 一 13. 0 mm)見圖 1， 球蓋形見圖 2。 電極軸心應(yīng)水平， 電極浸入試樣的深度應(yīng)至少為 40 mm。 電極任一部分離杯壁或攪拌器不小于 12 mm， 電極間距為 2.5 mm 士 a. 05 mm.

5.3-2.2 應(yīng)經(jīng)常檢查電極是否有損壞或凹痕， 若有， 應(yīng)立即維修或更換。

5.3.3 攪拌器(可選)

5.3.3.1 攪拌可根據(jù)試驗(yàn)需要而定， 是否拌對(duì)試驗(yàn)結(jié)果并無(wú)明顯差別。 對(duì)于自動(dòng)化儀器來說， 有攪拌器比較方便。

5.3.3.2 攪拌器由雙葉轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成， 其有效直徑 20mm---25mm,浸人深度 5mm-10mm,并以250 r/min 一 300 r/min 的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。 攪拌不應(yīng)帶人空氣泡， 并使絕緣油以垂直向下

的方向流動(dòng)。 設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到清洗方便。

5.3-3.3若磁性棒上無(wú)磁性顆粒被刮落， 攪拌可使用磁性棒(長(zhǎng):20 mm一25 mm,直徑:5mm 一10 mm)代替。

6 準(zhǔn)備工作

6.1 電極制備

新電極、 有凹痕的電極或未按正確方式存放較長(zhǎng)一段時(shí)間的電極， 使用前按下述方法清洗。

6.1.1 用適當(dāng)揮發(fā)性溶劑清洗電極各表面且晾干。

6.1.2 用細(xì)磨粒、 砂紙或細(xì)砂布來磨光。

6.1.3 磨光后.先用丙， 再用石油醚清洗。

6.1.4 將電極安裝在試樣杯中.裝滿清潔未用過的待測(cè)試樣， 升高電極電壓至試樣被擊穿 24 次。

6.2 試驗(yàn)組件的準(zhǔn)備

6.2.1 建議每一種絕緣油用一只特定試樣杯。

6.2.2 試樣杯不用時(shí)， 應(yīng)保存在干燥的地方并加蓋， 杯內(nèi)裝滿經(jīng)常用的干燥絕緣油。

在試驗(yàn)時(shí)若需改變樣品， 用一種適當(dāng)?shù)娜軇⒁郧暗脑嚇託堃撼ィ?再用干燥待測(cè)試樣清洗裝置排出待測(cè)試樣后再將試樣杯注滿。

7 取樣

7.1 樣品容器

7.1 .1 樣品體積約為試樣杯容量的 3 倍。

7'.1.2 樣品容器最好使用棕色玻璃瓶。 若用透明玻璃瓶應(yīng)在試驗(yàn)前避光儲(chǔ)藏， 也可用不與絕緣油作用的塑料容器， 但不能重復(fù)使用。 為了密封應(yīng)使用帶聚乙烯或聚四氟乙烯

材質(zhì)墊片的螺紋塞。

7.1.3 應(yīng)先用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑慈萜骱腿樱?以除去上次殘液， 再用丙酮清洗， 最后用熱空氣吹干。

7.1.4 清洗后， 立即蓋好蓋子以備后用。

7.2 取樣

7.2.1 新油或用過的絕緣油應(yīng)依照 GB／ T 4756 要求取樣。

7.2.2 取樣時(shí)， 應(yīng)留出 3%的容器空間。

7.2.3 擊穿電壓的測(cè)試對(duì)試樣中微量的水或其他雜質(zhì)相當(dāng)敏感， 需用專用采樣器采樣， 以防止試樣的污染。 除非另有要求， 此項(xiàng)工作需經(jīng)培訓(xùn)或有經(jīng)驗(yàn)的人員來完成。 取

絕緣油最易帶來雜質(zhì)的地方， 一般為容器底部。

8 試驗(yàn)步驟

進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)， 除非另有規(guī)定， 試樣一般不進(jìn)行干燥或排氣。 整個(gè)試驗(yàn)過程中，試樣溫度和環(huán)境溫度之差不大于 5,C， 仲裁試驗(yàn)時(shí)試樣溫度應(yīng)為 20 一 e 士 5c。

8.1 試樣準(zhǔn)備

試樣在倒人試樣杯前， 輕輕搖動(dòng)翻轉(zhuǎn)盛有試樣的容器數(shù)次， 以使試樣中的雜質(zhì)盡可能分布均勻而又不形成氣泡， 避免試樣與空氣不必要的接觸。

8.2 裝樣

試驗(yàn)前應(yīng)倒掉試樣杯中原來的絕緣油， 立即用待測(cè)試樣清洗杯壁、 電極及其他各部分， 再緩慢倒人試樣， 并避免生成氣泡。 將試樣杯放入測(cè)量?jī)x上， 如使用攪拌， 應(yīng)

打開攪拌器。 測(cè)量并記錄試樣溫度。

8.3 加壓操作

8. 3. 1 第一次加壓是在裝好試樣， 并檢查完電極間無(wú)可見氣泡 5 min 之后進(jìn)行的，在電極間按2.0kV/S 士 0.2 kV/s 的速率緩慢加壓至試樣被擊穿， 擊穿電壓為電路自動(dòng)斷開(產(chǎn)生恒定電弧)或手動(dòng)斷開(可聞或可見放電)時(shí)的最大電壓值.

8.3.2 記錄擊穿電壓值。 達(dá)到擊穿電壓至少暫停 2 rein 后， 再進(jìn)行加壓， 重復(fù) s 次。

注意電極間不要有氣泡， 若使用攪拌， 在整個(gè)試驗(yàn)過程中應(yīng)一直保持。

8.3.3 計(jì)算 s 次擊穿電壓的平均值。

9 報(bào)告

9.1 報(bào)告擊穿電壓的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果， 以干伏(kV)表示。

9.2 報(bào)告還應(yīng)包括:樣品名稱、 每次擊穿值、 電極類 w,電壓頻率、 油溫、 所用攪拌器0 號(hào)(若選用)。

10 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性

單個(gè)擊穿電壓的分布取決于試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值， 圖 3 是由幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室用變壓器油測(cè)得的大量數(shù)據(jù)得出的變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)。 圖中實(shí)線顯示的是變異系數(shù)的中間

值一與平均值的函數(shù)分布， 虛線顯示的是在 95%置信區(qū)間內(nèi)變異系數(shù)與平均值的函數(shù)分布。

圖 3 變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)與平均電壓間的關(guān)系。