一种在高压直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在高压直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，属于电网 输变电技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国电力工业已经进入大电网、特高压电网的发展时期，相继建成了 ±500kV高压直流及±660kV和±800kV特高压直流输电工程。换流变压器是直流输电工程 中极其重要的输变电设备，其行业发展与特高压直流电网工业的整体发展密切相关。国内 换流变压器随着高压直流输电工程电压等级的提升，其电压和容量都有了大幅度提高。换 流变压器内部绝缘问题变得越来越突出，换流变压器内绝缘大多采用油纸复合绝缘结构。 运行的换流变压器中变压器油除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，还要承受直流 及直流极性反转电压的作用，因此作为换流变压器中主要绝缘材料的变压器油除应具备较 好的交流电场绝缘性能，还是需要具备较好的直流电场下的绝缘性能。
[0003] 目前，国内外用于换流变压器绝缘用油的击穿电压评定方法仍然停留在交流电力 设备用油击穿电压的测试方法上，现行的变压器油击穿电压评定方法主要有GB/T507、DL/ T42L9、IEC156、ASTM D877、ASTMD1816等方法。现行的变压器油击穿电压评定方法，都是 采用相类似的原理，即在规定的交流电场下，采用球对称电极或平板对称电极，以一定的升 压速率升压，当油品发生击穿时，停止升压并记录此时电压值，作为油品的击穿电压。以上 方法在用于换流变压器用变压器油绝缘性能评价时，最大的缺陷是试验电场是交流，不是 直流电场，与换流变压器的运行工况相差较大，没有考虑电场类型对击穿电压的影响，其评 定的结果很难反应出换流变压器用油在直流电压下的绝缘特性。另外，试验过程中采用电 极都是对称类型，且主要形成均匀或类均匀电场，这类电极类型在直流电场下不能反应出 电场的极性效应特点。因此，也不能检测出变压器油组成成分与其极性效应水平。
[0004] 针对现行的换流变压器用油击穿电压评定方法的不足。急需开发一套适合目前换 流变压器用油的发展状况，在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，为评估换流 变压器用油的绝缘性能提供技术支持。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在高压直流电场下评定变压器油击 穿电压的试验方法。
[0006] -种在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，试验过程中采用能够形成 不均匀电场的电极类型，这类电极结构在直流电场下能够反应出电场的极性效应特点，也 能检测出变压器油组成成分与其极性效应相关性。
[0007] -种在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，在高压直流电场下，采用 针对球型电极杯或针对平板型电极杯，在针型电极端接入高压，球型电极或平板型端接入 地线，分别采用正负极性直流电压，按照固定的速率升压，当变压器油发生击穿时，停止升 压并记录此时电压值，多次重复测试，多次测试结果的平均值作为变压器油的击穿电压。
[0008] 包括如下步骤：
[0009] 步骤一、量取适量的变压器油样品，采用孔径为2~5μπι纤维膜，进行过滤处理， 处理后的变压器油在真空度为〇. 1333~I. 333KPa下进行脱水处理，处理后变压器油样品 的水分含量小于l〇mg/kg，5 μ m的颗粒污染度小于1000个/IOOmL ;
[0010] 步骤二、将电极杯的高压连接端，标尺，转盘，刻度盘，支撑滑杆，支撑板，内筒外 盖，内筒内盖，滑道，加长外筒，螺柱，针型电极头，内筒，球型电极头，外筒，低压电极柱，低 压电极柱固定旋片和底座，用60~90°C石油醚进行清洗，晾干备用；
[0011] 步骤C、将电极杯的各个部件进行组装，利用注射器将处理后的变压器油样品注入 内筒，注入样品量要保证针型电极头和球型电极头全部浸没在样品中，依据试验方案调节 针型电极头和球型电极头之间的间隙；
[0012] 步骤D、对控制系统、直流电源本体，电极杯进行组装连接，电极杯的高压连接端与 直流电源本体的输出端相连，电极杯的低压电极柱与地线相连；
[0013] 步骤F、在控制系统中设置电压极性，停升电压值，升压速率，试验次数，每次试验 间隔时间；
[0014] 步骤G、试验结束后，关机，给直流电源本体放电，拆下电极杯，进行清洗换油，准备 进行下次试验，η次击穿电压平均值用按照如下公式计算(单位：kV);
【主权项】
1. 一种在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，其特征在于：在高压直流电 场下，采用针对球型电极杯或针对平板型电极杯，在针型电极端接入高压，球型电极或平板 型端接入地线，分别采用正负极性直流电压，按照固定的速率升压，当变压器油发生击穿 时，停止升压并记录此时电压值，多次重复测试，多次测试结果的平均值作为变压器油的击 穿电压。
2. 如权利要求1所述的一种在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，其特征 在于包括如下步骤： 步骤一、量取适量的变压器油样品，采用孔径为2~5 μ m纤维膜，进行过滤处理，处理 后的变压器油在真空度为〇. 1333~I. 333KPa下进行脱水处理，处理后变压器油样品的水 分含量小于10mg/kg，5 μ m的颗粒污染度小于1000个/IOOmL ; 步骤二、将电极杯的高压连接端，标尺，转盘，刻度盘，支撑滑杆，支撑板，内筒外盖，内 筒内盖，滑道，加长外筒，螺柱，针型电极头，内筒，球型电极头，外筒，低压电极柱，低压电极 柱固定旋片和底座，用60~90°C石油醚进行清洗，晾干备用； 步骤C、将电极杯的各个部件进行组装，利用注射器将处理后的变压器油样品注入内 筒，注入样品量要保证针型电极头和球型电极头全部浸没在样品中，依据试验方案调节针 型电极头和球型电极头之间的间隙； 步骤D、对控制系统、直流电源本体，电极杯进行组装连接，电极杯的高压连接端与直流 电源本体的输出端相连，电极杯的低压电极柱与地线相连； 步骤F、在控制系统中设置电压极性，停升电压值，升压速率，试验次数，每次试验间隔 时间； 步骤G、试验结束后，关机，给直流电源本体放电，拆下电极杯，进行清洗换油，准备进行 下次试验，η次击穿电压平均值用按照如下公式计算(单位：kV); Γ =n l^jXi ?=[ 其中： Γ=η个测量值的平均值， Xi=第i测试样品的击穿电压值， n=5 或 10。
3. 如权利要求1和权利要求2所述的一种在直流电场下评定变压器油击穿电压的试验 方法所用的试验装置，主要包括控制系统、直流电源本体，电极杯；控制系统由综合控制台 和直流电源控制箱组成，综合控制台通过无线系统与直流电源控制箱系统进行通讯；综合 控制台具有设定直流高压的极性、升压速率、试验次数、直流高压停止值、间隔时间以及击 穿电压的采集和记录的功能；直流电源本体由极性自动反转高压直流发生器，保护电阻和 自动接地绝缘支撑及若干个均压环组成。
4. 如权利要求3所述的试验装置，其特征为电极杯由高压连接端，标尺，转盘，刻度盘， 支撑滑杆，支撑板，内筒外盖，内筒内盖，滑道，加长外筒，螺柱，针型电极头，内筒，球型电极 头，外筒，低压电极柱，低压电极柱固定旋片和底座构成；将针型电极头装在螺柱的一端，螺 柱的另一端旋上标尺，螺柱旋入滑道内，滑道通过刻度盘固定在支撑板上；转盘旋入标尺装 在刻度盘上，刻度盘穿入标尺固定在支撑板上；低压电极杆旋入球型电极头，并套上O型 圈，从底座的下部向上插入，低压电极柱固定旋片旋入底座内部，紧紧压住低压电极杆，使 低压电极杆上O型圈紧紧压在底座上；在底座上部丝扣底部套上O型圈，内筒旋入底座的上 部，在内筒上依次旋入内筒内盖和内筒外盖，在内筒外盖上旋入支撑滑杆，组装好的支撑板 穿入支撑滑杆，同时，保证滑道依次垂直插入内筒外盖和内筒内盖；在底座上旋上外筒，在 外筒上部旋上加长外筒。
【专利摘要】一种在高压直流电场下评定变压器油击穿电压的试验方法，属于电网输变电技术领域。在高压直流电场下，采用针对球型电极杯或针对平板型电极杯，在针型电极端接入高压，球型电极或平板型端接入地线，分别采用正负极性直流电压，按照固定的速率升压，当变压器油发生击穿时，停止升压并记录此时电压值，多次重复测试，多次测试结果的平均值作为变压器油的击穿电压。本发明试验过程中采用针对球型电极杯或针对平板型电极杯，能够形成不均匀电场的电极类型，这类电极结构在直流电场下能够反应出电场的极性效应特点，也能检测出换流变压器油组成成分与其极性效应相关性。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN104635117
【申请号】CN201310552178
【发明人】于会民, 马书杰, 张培恒, 张绮, 王会娟, 郭春梅, 王鹏
【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