如何測定絕緣油擊穿電壓

1 范圍

本標準規定了絕緣油擊穿電壓的測定方法。 本標準適用于測定 WC 粘度不大于 350mm z /S。 的各種絕緣油， 適用于未使用過(guò)的絕緣油的交接試驗， 也適用于設備監測和保養時(shí)對試樣狀況的評定。

2 引用標準

下列標準所包含的條文， 通過(guò)引用而成為本標準的一部分。 除非在標準中另有明確規定， 下述引用標準都應是現行有效標準。

GB/T 4756 石油液休手工取樣法

IEC 52 球隙(一球接地)電壓測定法

IEC 60 高壓實(shí)驗技術(shù)

3 方法概要

向置于規定設備中的被測試樣上施加按一定速率連續升壓的交變電場(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 電器設備由以下部分組成:

a)調壓器；

b)步進(jìn)變壓器；

C)切換系統；

d)限能儀。

以上兩個(gè)或多個(gè)設備可在系統中以集成方式使用。

5.1.1 調壓器

因為手控調節不易得到要求的均衡升壓， 電壓調節應采用自動(dòng)控制系統， 電壓自動(dòng)控制可由以下方法之一實(shí)現。

a)自鍋變壓器;

b)電子調節器;

c)發(fā)電機勵磁調節;

d)碗府調節器；

e)電阻型分壓器；

51.2 步進(jìn)變壓器

5.1.2.1 試驗電壓是由交流電源(48 Hz---62 Hz)供電的步進(jìn)變壓器得到的。 對低電壓源的控制要滿(mǎn)足試驗電壓平緩均勻， 有變化且無(wú)過(guò)沖或瞬變， 其電壓增長(cháng)值(如由自藕變壓器產(chǎn)生的)不能超過(guò)預期擊穿電壓的 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， 該峰值因數應在，/厄~士 7 寫(xiě)范圍內。 變壓器次級線(xiàn)圈中心點(diǎn)應接地。

5.1.3 限流電阻

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

5.1.4 切換系統

5.1.4.1 基本要求

達到恒定電弧時(shí)， 電路即自動(dòng)斷開(kāi)。 達到試樣擊穿電流時(shí)， 步進(jìn)變壓器的初級線(xiàn)圈應與斷路器相連， 并在 1 0 ms 內斷開(kāi)電壓。 如果在電極間發(fā)生瞬時(shí)火花(可聞或可見(jiàn)時(shí))， 則手動(dòng)斷開(kāi)電路。

注:電流感應元件的靈敏度取決于能量限制設備。 通常情況下， 4 mA 的電流觸發(fā)切斷不能超過(guò) 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， 導致試驗結果的誤差。 因此， 應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 內與步進(jìn)變壓器初級線(xiàn)圈相連， 只適用于烴類(lèi)測定。 為了使硅油獲得更為滿(mǎn)意的測定結果， 可使用低阻抗變壓器的初級線(xiàn)圈短路設備或能檢測在幾微秒內擊穿的低壓設備。 這種設備可以是模擬裝置(如受調放大器)， 也可以是開(kāi)關(guān)型式(如可控硅)。 使用此種設備， 在擊穿檢測 1 ms 內步進(jìn)變壓器的輸出電壓應減至零， 并按試驗順序在進(jìn)行下一步試驗前電壓不得增大。

5.2 測量?jì)x器

5.2 門(mén)對于本標準， 試驗電]R 值定.義為電壓峰值除以根號 2。

5.2.2 該電壓的測量可通過(guò)將峰值電壓表或其他類(lèi)型的電壓表與測試變壓 LTA 的輸入端或輸出端相連， 或者上述提供的專(zhuān)用線(xiàn)圈相連來(lái)測量。 使用時(shí)按標準校正， 該標準

應達到所需測量的全刻度。

5.2.3 一種較滿(mǎn)意的校正方法是變換標準法， 此方法是將一種輔助測量設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， 輔助測量設備

可按原級標準獨立校正。 如IEL 52(也可參見(jiàn) IEC 60).

5.3 試驗組件

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.試樣杯應透明，且對絕緣汕及所用清洗劑具有化學(xué)惰性。 試樣杯應帶蓋子， 設計時(shí)要考慮到在清洗和保養時(shí)能容易取出電極。 試樣杯見(jiàn)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(jiàn)圖 1， 球蓋形見(jiàn)圖 2。 電極軸心應水平， 電極浸入試樣的深度應至少為 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 應經(jīng)常檢查電極是否有損壞或凹痕， 若有， 應立即維修或更換。

5.3.3 攪拌器(可選)

5.3.3.1 攪拌可根據試驗需要而定， 是否拌對試驗結果并無(wú)明顯差別。 對于自動(dòng)化儀器來(lái)說(shuō)， 有攪拌器比較方便。

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

的方向流動(dòng)。 設計時(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(cháng):20 mm一25 mm,直徑:5mm 一10 mm)代替。

6 準備工作

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(cháng)一段時(shí)間的電極， 使用前按下述方法清洗。

6.1.1 用適當揮發(fā)性溶劑清洗電極各表面且晾干。

6.1.2 用細磨粒、 砂紙或細砂布來(lái)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(mǎn)清潔未用過(guò)的待測試樣， 升高電極電壓至試樣被擊穿 24 次。

6.2 試驗組件的準備

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)， 應保存在干燥的地方并加蓋， 杯內裝滿(mǎn)經(jīng)常用的干燥絕緣油。

在試驗時(shí)若需改變樣品， 用一種適當的溶劑將以前的試樣殘液除去， 再用干燥待測試樣清洗裝置排出待測試樣后再將試樣杯注滿(mǎn)。

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。 若用透明玻璃瓶應在試驗前避光儲藏， 也可用不與絕緣油作用的塑料容器， 但不能重復使用。 為了密封應使用帶聚乙烯或聚四氟乙烯

材質(zhì)墊片的螺紋塞。

7.1.3 應先用適當的溶劑清洗容器和塞子， 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(guò)的絕緣油應依照 GB／ T 4756 要求取樣。

7.2.2 取樣時(shí)， 應留出 3%的容器空間。

7.2.3 擊穿電壓的測試對試樣中微量的水或其他雜質(zhì)相當敏感， 需用專(zhuān)用采樣器采樣， 以防止試樣的污染。 除非另有要求， 此項工作需經(jīng)培訓或有經(jīng)驗的人員來(lái)完成。 取

絕緣油最易帶來(lái)雜質(zhì)的地方， 一般為容器底部。

8 試驗步驟

進(jìn)行試驗時(shí)， 除非另有規定， 試樣一般不進(jìn)行干燥或排氣。 整個(gè)試驗過(guò)程中，試樣溫度和環(huán)境溫度之差不大于 5,C， 仲裁試驗時(shí)試樣溫度應為 20 一 e 士 5c。

8.1 試樣準備

試樣在倒人試樣杯前， 輕輕搖動(dòng)翻轉盛有試樣的容器數次， 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

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

打開(kāi)攪拌器。 測量并記錄試樣溫度。

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(jiàn)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(kāi)(產(chǎn)生恒定電弧)或手動(dòng)斷開(kāi)(可聞或可見(jiàn)放電)時(shí)的最大電壓值.

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

注意電極間不要有氣泡， 若使用攪拌， 在整個(gè)試驗過(guò)程中應一直保持。

8.3.3 計算 s 次擊穿電壓的平均值。

9 報告

9.1 報告擊穿電壓的平均值作為試驗結果， 以干伏(kV)表示。

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

10 試驗數據分散性

單個(gè)擊穿電壓的分布取決于試驗結果的數值， 圖 3 是由幾個(gè)實(shí)驗室用變壓器油測得的大量數據得出的變異系數(標準偏差/平均值)。 圖中實(shí)線(xiàn)顯示的是變異系數的中間

值一與平均值的函數分布， 虛線(xiàn)顯示的是在 95%置信區間內變異系數與平均值的函數分布。

圖 3 變異系數(標準偏差/平均值)與平均電壓間的關(guān)系。