一种评定变压器油沿面击穿电压的试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种评定变压器油沿面击穿电压的试验方法，属于电力绝缘油的绝缘 性能评价技术领域。
【背景技术】
[0002] 无论是在电力变压器还是高压脉冲发生器，在高压绝缘设计中，液固绝缘材料结 合使用的交界面，是绝缘的薄弱环节所在，易发生沿面闪络，也称沿面击穿。变压器油沿面 击穿电压都远远小于其相应的体击穿电压。因此，在采用变压器油作为绝缘介质的设备中， 油与固体绝缘支撑交界面的沿面击穿是引起绝缘事故发生的主要原因，成为制约高电压设 备向着特高压小型化发展的主要因素。在现有的理论和经验知识里，为了抑制沿面击穿事 故的发生，提高沿面击穿电压，一般采用增加沿面距离的方法，这明显增加绝缘设备的体积 和重量，同时增加了绝缘设备上的经济投入。然而，目前没有一种成熟的试验方法用于变压 器油沿面击穿电压的检测，开发一种用于评定变压器油沿面击穿特性的试验方法，在高电 压下开展变压器油沿固体绝缘材料表面击穿特性的研究，将有助于变压器油绝缘性能的提 高和超高压设备的优化设计，节约绝缘材料提高经济效益，提高设备运行的可靠性，进而为 沿面击穿理论研究提供一定的技术依据，突破制约特高压电力设备发展的瓶颈，推进特高 压电力设备的小型化，故其测量结果对于工程设计还是理论发展都有着重要的意义。
[0003] 目前，国内外文献报道的关于变压器油击穿特性的标准试验方法主要有两类：一 类是绝缘油工频击穿电压测量法，如68八507、017^421、比(：156、43了]\10877、434了]\101816 ; 另一类是绝缘液体雷电冲击击穿电压测定法，如DL/T416、GB/T21222、IEC60897、ASTM D3300,这两类测量法都是考察变压器油体积击穿电压的方法，有关变压器油沿固体绝缘材 料表面击穿电压的标准试验方法，没有文献报道。关于变压器油沿面绝缘性能的研究主集 中于局部放电起始电压和击穿电压，这些研究所用电极模型根据电极形状与绝缘体接触方 式的不同，分为三种类型：一类是平板型电极模型，所用绝缘试品通常为圆柱形、圆台形夹 在两个平板电极之间，当试品为圆柱形时，沿介质表面的电场是准均匀场；二类是针/棒一 板型电极模型，是将绝缘试品放置在一块金属平板电极上，上面用一个针形(或棒形）电极 压紧，沿介质表面的电场是极不均匀场；三类是半圆球面电极模型，是由电极和绝缘试品托 架两部分构成，阴极和阳极分别固定在试品表面的两端，两极之间的中间区域场强分布较 均匀。这三类电极模型，不足之处是调节电极间隙时，需要加工不同厚度的绝缘试品，不适 用大间隙下的试验，且操作不方便，电极是一体化结构，电极前端在高电压试验后有损伤， 会导致测量结果重复性不好；平板型电极模型和针/棒一板型电极模型由于发生击穿位置 不确定，不适于光学测量；平板型电极模型和半圆球面电极模型，在试品表面的两端，两极 之间的区域场强分布为稍均匀电场，均匀电场不能反应出变压器油组成成分的差异性对其 沿面击穿电压的影响，以及变压器油的极性效应。工程中，电力设备内部击穿事故都是在不 均匀电场和极不均匀电场下发生的，在不均匀电场和极不均匀电场下，检测变压器油沿固 体绝缘材料表面击穿电压更有实际指导意义。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种评定变压器油沿面击穿电压的试验 方法。
[0005] -种评定变压器油沿面击穿电压的试验方法，技术原理为：在变压器油与固体绝 缘材料表面构成的沿面系统中，在固体绝缘材料表面紧密安装一对半圆锥面-半球面电 极，在半圆锥面电极端，以一定速率施加正负极性的冲击或直流电压，直至固体绝缘材料表 面发生击穿现象时，停止测试，记录此时的电压值，电压值的高低表明变压器油沿固体绝缘 材料表面击穿性能，即变压器油的绝缘性能好坏。
[0006] -种评定变压器油沿面击穿电压测量的试验装置，包括控制台、高压电源装置、试 验电极箱；可以是正负极性的冲击电压发生器，也可以是正负极性的直流高压发生器；由 油箱、高压套管、均压环、高压导电杆、低压套管、均压罩、低压导电杆、支撑板、支撑绝缘子、 带方向轮的底板和电极杯组成。均压环固定在高压导电杆的一端，穿过高压套管，且随着 高压套管一起固定在油箱的一端，伸入油箱中；均压罩固定在低压导电杆的一端，穿过低压 套管，且随着低压套管一起固定在油箱的另一端，伸入油箱中；组装好的油箱放置在支撑板 上，支撑板下部由四支撑绝缘子做绝缘支撑，支撑绝缘子的下部固定在带方向轮的底板上。
[0007] -种评定变压器油沿面击穿电压测量的试验装置，电极杯其特征在于：由顶板、半 球面电极头、半圆锥面电极头、固定螺母、电极杆、连接杆、底板、支撑固定螺母和样品板组 成。在底板上放置样品板，电极头通过顶丝固定于电极杆上，由固定螺母紧固在顶板中，随 着顶板一起滑入底板上的凹槽中，前端沿着样品板表面移动，用于调节两电极头之间距离。 支撑固定螺母从底板下部向上旋入，推动样品板紧紧地接触到电极头下表面。将装配好的 电极放入电极杯体中，要保证两端的电极杆分别与连接杆紧密接触。将装配好的电极杯放 置油箱中，电极杯的连接杆分别与油箱中的高压导电杆和低压导电杆紧密接触。
[0008] -种评定变压器油沿面击穿电压测量的试验装置，电极头其特征在于：由半球面 和半圆锥面两种类型组成，形成不均匀电场的模型。
[0009] -种评定变压器油沿面击穿电压测量方法，如下步骤：
[0010] 步骤一、首先，对电极杯的各部件进行清洗、干燥和组装，在电极杯的底板上放置 样品板，样品缘板要经过真空干燥处理。
[0011] 步骤二、用取样器量取处理后的变压器油，在电极杯体内注入变压器油，注入量要 足够保证整个电极杆及电极头完全浸没油样里，注入过程中，注意消除样品板上下表面的 气泡。
[0012] 步骤三、将电极杯放置于试验电极箱的油箱内，半球面电极头与油箱的低压导电 杆相连，低压导电杆与地线相连，半圆锥面电极头与油箱的高压导电杆相连，高压导电杆通 过分压器、保护电阻与高压发生器相连，在油箱中注入绝缘液体，注入量要足够保证整个电 极杯完全浸没，用于电极杯的外绝缘，盖上油箱盖后，可以进行沿面击穿测试。
[0013] 步骤四、在控制台上，设置冲击或直流电压的极性、停升电压值、升压速率、静止放 电时间，试验次数，开始测试试验；
[0014] 步骤五、记录五次击穿电压的平均值和标准偏差，其计算如下式
[0016] 其中：Γ :五个测量值的平均值
【主权项】
1. 一种用于评定变压器油沿固体绝缘材料表面击穿电压的测量设备，包括控制台、高 压电源装置、试验电极箱；其特征在于：包括控制台、高压电源装置、试验电极箱；可以是正 负极性的冲击电压发生器，也可以是正负极性的直流高压发生器；由油箱、高压套管、均压 环、高压导电杆、低压套管、均压罩、低压导电杆、支撑板、支撑绝缘子、带方向轮的底板和电 极杯组成。均压环固定在高压导电杆的一端，穿过高压套管，且随着高压套管一起固定在油 箱的一端，伸入油箱中；均压罩固定在低压导电杆的一端，穿过低压套管，且随着低压套管 一起固定在油箱的另一端，伸入油箱中；组装好的油箱放置在支撑板上，支撑板下部由四支 撑绝缘子做绝缘支撑，支撑绝缘子的下部固定在带方向轮的底板上。
2. 如权利要求1所述的评定变压器油沿固体绝缘材料表面击穿电压的测量设备，电极 杯由顶板、半球面电极头、半圆锥面电极头、固定螺母、电极杆、连接杆、底板、支撑固定螺母和 样品板组成；其特征在于：在底板上放置样品板，电极头通过顶丝固定于电极杆上，由固定螺 母紧固在顶板中，随着顶板一起滑入底板上的凹槽中，前端沿着样品板表面移动，用于调节两 电极头之间距离；支撑固定螺母从底板下部向上旋入，推动样品板紧紧地接触到电极头下表 面；将装配好的电极放入电极杯体中，要保证两端的电极杆分别与连接杆紧密接触。
3. 如权利要求2所述的评定变压器油沿固体绝缘材料表面击穿电压的测量设备，电极 头由半球面和半圆锥面两种类型组成，形成不均匀电场的模型。
4. 一种评定变压器油沿固体绝缘材料表面击穿电压的测量方法，其特征在于：应用权 利要求1至权利要求3所述的变压器油沿固体绝缘材料表面击穿电压的测量设备检测击穿 电压，其步骤如下： 步骤一、首先，对电极杯的各部件进行清洗、干燥和组装，在电极杯的底板上放置样品 板，样品板要经过真空干燥处理； 步骤二、用取样器量取处理后的变压器油，在电极杯体内注入变压器油，注入量要足 够保证整个电极杆及电极头完全浸没油样里，注入过程中，注意消除样品板上下表面的气 泡； 步骤三、将电极杯放置于试验电极箱的油箱内，半球面电极头与油箱的低压导电杆相 连，低压导电杆与地线相连，半圆锥面电极头与油箱的高压导电杆相连，高压导电杆通过分 压器、保证电阻与高压发生器相连，在油箱中注入绝缘液体，注入量要足够保证整个电极杯 完全浸没，用于电极杯的外绝缘，盖上油箱盖后，可以进行沿面击穿测试； 步骤四、在控制台上，设置冲击或直流电压的极性、停升电压值、升压速率、静止放电时 间，试验次数，开始测试试验； 步骤五、记录五次击穿电压的平均值和标准偏差，其计算如下式
其中：Γ :五个测量值的平均值 \:第1次击穿电压 S :标准偏差 如果S/Γ值超过0.1，说明五次击穿电压的标准偏差过大，也就是说五个测量值超过 偏差。
【专利摘要】一种评定变压器油沿面击穿电压的试验方法，属于电力绝缘油的绝缘性能评价技术领域。对电极杯的各部件进行清洗、干燥和组装，在电极杯的底板上放置样品板，样品板要经过真空干燥处理；用取样器量取处理后的变压器油，在电极杯体内注入变压器油，注入量要足够保证整个电极杆及电极头完全浸没油样里，注入过程中，注意消除样品板上下表面的气泡；将电极杯放置于试验电极箱的油箱内，半球面电极头与油箱的低压导电杆相连，低压导电杆与地线相连，半圆锥面电极头与油箱的高压导电杆相连，高压导电杆通过分压器、保证电阻与高压发生器相连，在油箱中注入绝缘液体，整个电极杯完全浸没，用于电极杯的外绝缘，盖上油箱盖后，进行沿面击穿测试。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN104635118
【申请号】CN201310552180
【发明人】于会民, 张培恒, 马书杰, 张绮, 王鹏, 王会娟, 郭春梅
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月8日