一種評定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種評定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗方法，屬于電力絕緣油的絕緣 性能評價技術領域。
【背景技術】
[0002] 無論是在電力變壓器還是高壓脈沖發(fā)生器，在高壓絕緣設計中，液固絕緣材料結 合使用的交界面，是絕緣的薄弱環(huán)節(jié)所在，易發(fā)生沿面閃絡，也稱沿面擊穿。變壓器油沿面 擊穿電壓都遠遠小于其相應的體擊穿電壓。因此，在采用變壓器油作為絕緣介質的設備中， 油與固體絕緣支撐交界面的沿面擊穿是引起絕緣事故發(fā)生的主要原因，成為制約高電壓設 備向著特高壓小型化發(fā)展的主要因素。在現(xiàn)有的理論和經驗知識里，為了抑制沿面擊穿事 故的發(fā)生，提高沿面擊穿電壓，一般采用增加沿面距離的方法，這明顯增加絕緣設備的體積 和重量，同時增加了絕緣設備上的經濟投入。然而，目前沒有一種成熟的試驗方法用于變壓 器油沿面擊穿電壓的檢測，開發(fā)一種用于評定變壓器油沿面擊穿特性的試驗方法，在高電 壓下開展變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿特性的研究，將有助于變壓器油絕緣性能的提 高和超高壓設備的優(yōu)化設計，節(jié)約絕緣材料提高經濟效益，提高設備運行的可靠性，進而為 沿面擊穿理論研究提供一定的技術依據(jù)，突破制約特高壓電力設備發(fā)展的瓶頸，推進特高 壓電力設備的小型化，故其測量結果對于工程設計還是理論發(fā)展都有著重要的意義。
[0003] 目前，國內外文獻報道的關于變壓器油擊穿特性的標準試驗方法主要有兩類：一 類是絕緣油工頻擊穿電壓測量法，如68八507、017^421、比(：156、43了]\10877、434了]\101816 ; 另一類是絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測定法，如DL/T416、GB/T21222、IEC60897、ASTM D3300,這兩類測量法都是考察變壓器油體積擊穿電壓的方法，有關變壓器油沿固體絕緣材 料表面擊穿電壓的標準試驗方法，沒有文獻報道。關于變壓器油沿面絕緣性能的研究主集 中于局部放電起始電壓和擊穿電壓，這些研究所用電極模型根據(jù)電極形狀與絕緣體接觸方 式的不同，分為三種類型：一類是平板型電極模型，所用絕緣試品通常為圓柱形、圓臺形夾 在兩個平板電極之間，當試品為圓柱形時，沿介質表面的電場是準均勻場；二類是針/棒一 板型電極模型，是將絕緣試品放置在一塊金屬平板電極上，上面用一個針形(或棒形）電極 壓緊，沿介質表面的電場是極不均勻場；三類是半圓球面電極模型，是由電極和絕緣試品托 架兩部分構成，陰極和陽極分別固定在試品表面的兩端，兩極之間的中間區(qū)域場強分布較 均勻。這三類電極模型，不足之處是調節(jié)電極間隙時，需要加工不同厚度的絕緣試品，不適 用大間隙下的試驗，且操作不方便，電極是一體化結構，電極前端在高電壓試驗后有損傷， 會導致測量結果重復性不好；平板型電極模型和針/棒一板型電極模型由于發(fā)生擊穿位置 不確定，不適于光學測量；平板型電極模型和半圓球面電極模型，在試品表面的兩端，兩極 之間的區(qū)域場強分布為稍均勻電場，均勻電場不能反應出變壓器油組成成分的差異性對其 沿面擊穿電壓的影響，以及變壓器油的極性效應。工程中，電力設備內部擊穿事故都是在不 均勻電場和極不均勻電場下發(fā)生的，在不均勻電場和極不均勻電場下，檢測變壓器油沿固 體絕緣材料表面擊穿電壓更有實際指導意義。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種評定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗 方法。
[0005] -種評定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗方法，技術原理為：在變壓器油與固體絕 緣材料表面構成的沿面系統(tǒng)中，在固體絕緣材料表面緊密安裝一對半圓錐面-半球面電 極，在半圓錐面電極端，以一定速率施加正負極性的沖擊或直流電壓，直至固體絕緣材料表 面發(fā)生擊穿現(xiàn)象時，停止測試，記錄此時的電壓值，電壓值的高低表明變壓器油沿固體絕緣 材料表面擊穿性能，即變壓器油的絕緣性能好壞。
[0006] -種評定變壓器油沿面擊穿電壓測量的試驗裝置，包括控制臺、高壓電源裝置、試 驗電極箱；可以是正負極性的沖擊電壓發(fā)生器，也可以是正負極性的直流高壓發(fā)生器；由 油箱、高壓套管、均壓環(huán)、高壓導電桿、低壓套管、均壓罩、低壓導電桿、支撐板、支撐絕緣子、 帶方向輪的底板和電極杯組成。均壓環(huán)固定在高壓導電桿的一端，穿過高壓套管，且隨著 高壓套管一起固定在油箱的一端，伸入油箱中；均壓罩固定在低壓導電桿的一端，穿過低壓 套管，且隨著低壓套管一起固定在油箱的另一端，伸入油箱中；組裝好的油箱放置在支撐板 上，支撐板下部由四支撐絕緣子做絕緣支撐，支撐絕緣子的下部固定在帶方向輪的底板上。
[0007] -種評定變壓器油沿面擊穿電壓測量的試驗裝置，電極杯其特征在于：由頂板、半 球面電極頭、半圓錐面電極頭、固定螺母、電極桿、連接桿、底板、支撐固定螺母和樣品板組 成。在底板上放置樣品板，電極頭通過頂絲固定于電極桿上，由固定螺母緊固在頂板中，隨 著頂板一起滑入底板上的凹槽中，前端沿著樣品板表面移動，用于調節(jié)兩電極頭之間距離。 支撐固定螺母從底板下部向上旋入，推動樣品板緊緊地接觸到電極頭下表面。將裝配好的 電極放入電極杯體中，要保證兩端的電極桿分別與連接桿緊密接觸。將裝配好的電極杯放 置油箱中，電極杯的連接桿分別與油箱中的高壓導電桿和低壓導電桿緊密接觸。
[0008] -種評定變壓器油沿面擊穿電壓測量的試驗裝置，電極頭其特征在于：由半球面 和半圓錐面兩種類型組成，形成不均勻電場的模型。
[0009] -種評定變壓器油沿面擊穿電壓測量方法，如下步驟：
[0010] 步驟一、首先，對電極杯的各部件進行清洗、干燥和組裝，在電極杯的底板上放置 樣品板，樣品緣板要經過真空干燥處理。
[0011] 步驟二、用取樣器量取處理后的變壓器油，在電極杯體內注入變壓器油，注入量要 足夠保證整個電極桿及電極頭完全浸沒油樣里，注入過程中，注意消除樣品板上下表面的 氣泡。
[0012] 步驟三、將電極杯放置于試驗電極箱的油箱內，半球面電極頭與油箱的低壓導電 桿相連，低壓導電桿與地線相連，半圓錐面電極頭與油箱的高壓導電桿相連，高壓導電桿通 過分壓器、保護電阻與高壓發(fā)生器相連，在油箱中注入絕緣液體，注入量要足夠保證整個電 極杯完全浸沒，用于電極杯的外絕緣，蓋上油箱蓋后，可以進行沿面擊穿測試。
[0013] 步驟四、在控制臺上，設置沖擊或直流電壓的極性、停升電壓值、升壓速率、靜止放 電時間，試驗次數(shù)，開始測試試驗；
[0014] 步驟五、記錄五次擊穿電壓的平均值和標準偏差，其計算如下式
[0016] 其中：Γ :五個測量值的平均值
【主權項】
1. 一種用于評定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測量設備，包括控制臺、高 壓電源裝置、試驗電極箱；其特征在于：包括控制臺、高壓電源裝置、試驗電極箱；可以是正 負極性的沖擊電壓發(fā)生器，也可以是正負極性的直流高壓發(fā)生器；由油箱、高壓套管、均壓 環(huán)、高壓導電桿、低壓套管、均壓罩、低壓導電桿、支撐板、支撐絕緣子、帶方向輪的底板和電 極杯組成。均壓環(huán)固定在高壓導電桿的一端，穿過高壓套管，且隨著高壓套管一起固定在油 箱的一端，伸入油箱中；均壓罩固定在低壓導電桿的一端，穿過低壓套管，且隨著低壓套管 一起固定在油箱的另一端，伸入油箱中；組裝好的油箱放置在支撐板上，支撐板下部由四支 撐絕緣子做絕緣支撐，支撐絕緣子的下部固定在帶方向輪的底板上。
2. 如權利要求1所述的評定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測量設備，電極 杯由頂板、半球面電極頭、半圓錐面電極頭、固定螺母、電極桿、連接桿、底板、支撐固定螺母和 樣品板組成；其特征在于：在底板上放置樣品板，電極頭通過頂絲固定于電極桿上，由固定螺 母緊固在頂板中，隨著頂板一起滑入底板上的凹槽中，前端沿著樣品板表面移動，用于調節(jié)兩 電極頭之間距離；支撐固定螺母從底板下部向上旋入，推動樣品板緊緊地接觸到電極頭下表 面；將裝配好的電極放入電極杯體中，要保證兩端的電極桿分別與連接桿緊密接觸。
3. 如權利要求2所述的評定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測量設備，電極 頭由半球面和半圓錐面兩種類型組成，形成不均勻電場的模型。
4. 一種評定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測量方法，其特征在于：應用權 利要求1至權利要求3所述的變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測量設備檢測擊穿 電壓，其步驟如下： 步驟一、首先，對電極杯的各部件進行清洗、干燥和組裝，在電極杯的底板上放置樣品 板，樣品板要經過真空干燥處理； 步驟二、用取樣器量取處理后的變壓器油，在電極杯體內注入變壓器油，注入量要足 夠保證整個電極桿及電極頭完全浸沒油樣里，注入過程中，注意消除樣品板上下表面的氣 泡； 步驟三、將電極杯放置于試驗電極箱的油箱內，半球面電極頭與油箱的低壓導電桿相 連，低壓導電桿與地線相連，半圓錐面電極頭與油箱的高壓導電桿相連，高壓導電桿通過分 壓器、保證電阻與高壓發(fā)生器相連，在油箱中注入絕緣液體，注入量要足夠保證整個電極杯 完全浸沒，用于電極杯的外絕緣，蓋上油箱蓋后，可以進行沿面擊穿測試； 步驟四、在控制臺上，設置沖擊或直流電壓的極性、停升電壓值、升壓速率、靜止放電時 間，試驗次數(shù)，開始測試試驗； 步驟五、記錄五次擊穿電壓的平均值和標準偏差，其計算如下式
其中：Γ :五個測量值的平均值 \:第1次擊穿電壓 S :標準偏差 如果S/Γ值超過0.1，說明五次擊穿電壓的標準偏差過大，也就是說五個測量值超過 偏差。
【專利摘要】一種評定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗方法，屬于電力絕緣油的絕緣性能評價技術領域。對電極杯的各部件進行清洗、干燥和組裝，在電極杯的底板上放置樣品板，樣品板要經過真空干燥處理；用取樣器量取處理后的變壓器油，在電極杯體內注入變壓器油，注入量要足夠保證整個電極桿及電極頭完全浸沒油樣里，注入過程中，注意消除樣品板上下表面的氣泡；將電極杯放置于試驗電極箱的油箱內，半球面電極頭與油箱的低壓導電桿相連，低壓導電桿與地線相連，半圓錐面電極頭與油箱的高壓導電桿相連，高壓導電桿通過分壓器、保證電阻與高壓發(fā)生器相連，在油箱中注入絕緣液體，整個電極杯完全浸沒，用于電極杯的外絕緣，蓋上油箱蓋后，進行沿面擊穿測試。
【IPC分類】G01R31-12
【公開號】CN104635118
【申請?zhí)枴緾N201310552180
【發(fā)明人】于會民, 張培恒, 馬書杰, 張綺, 王鵬, 王會娟, 郭春梅
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月8日