絕緣油耐壓試驗(yàn)儀，測(cè)定在不同溫度、水分和機(jī)械雜質(zhì)下，絕緣油介電強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明：溫度的升高能使絕緣油的擊穿電壓增大。當(dāng)溫度達(dá)到一定的時(shí)候，擊穿電壓開始下滑；而油中水分、機(jī)械雜質(zhì)的增多，會(huì)使油液擊穿電壓有較明顯的下降，因此在絕緣油運(yùn)行前應(yīng)該注意防潮、去雜。

關(guān)鍵詞：絕緣油；介電強(qiáng)度；擊穿電壓

擊穿電壓是考核絕緣油電氣強(qiáng)度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是衡量絕緣油在電氣設(shè)備內(nèi)部耐受電壓能力的尺

度。它實(shí)質(zhì)上反映的是油中是否存在水分、雜質(zhì)和導(dǎo)電微粒以及它們對(duì)絕緣油性能影響的嚴(yán)重程度。

絕緣油的性質(zhì)，對(duì)充油電氣設(shè)備至關(guān)重要，油品的性質(zhì)是對(duì)新油品質(zhì)的評(píng)價(jià)，通過對(duì)運(yùn)行油品的試驗(yàn)

分析，可早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的潛在故障。運(yùn)行油的變質(zhì)往往是設(shè)備某一部分工作不正常的信號(hào)，通過對(duì)

前后幾次油質(zhì)試驗(yàn)的性質(zhì)、變化速率、指標(biāo)對(duì)比，能夠?yàn)橐?guī)定的停機(jī)時(shí)間制定修理計(jì)劃，有助于故障的準(zhǔn)

確判斷和及時(shí)排除，確保充油配電設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

在不同的溫度、水分、機(jī)械雜質(zhì)下，絕緣油耐壓試驗(yàn)儀來測(cè)定絕緣油的擊穿電壓。從而得出不同參數(shù)對(duì)絕緣油擊穿電壓的影響，有助于故障的準(zhǔn)確判斷和及時(shí)排除，具有一定的實(shí)用意義。

1、測(cè)試設(shè)計(jì)

因新買的絕緣油本身含水量一般較大(100×10^-6以上)，需將新絕緣油經(jīng)過ZL一30AZ雙級(jí)真空濾油機(jī)過濾干燥。為測(cè)定新油與舊油在不同溫度梯度下的擊穿電壓，對(duì)油樣加熱進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。使油溫控制在20-80℃，每10℃取一油樣進(jìn)行絕緣油耐壓試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中為防止油杯與熱油之間的傳熱使油品溫度下降而給實(shí)驗(yàn)帶來誤差，需將油杯事先預(yù)熱。由于隨時(shí)間變化，油溫會(huì)約有下降，可適度縮短攪拌時(shí)間與停滯時(shí)間，從而減少實(shí)驗(yàn)誤差。

為測(cè)定在常溫下(20℃)，含水量不同的絕緣油的擊穿電壓。將新絕緣油經(jīng)過ZL一30AZ雙級(jí)真空濾

油機(jī)過濾后，按我國(guó)現(xiàn)行運(yùn)行中絕緣油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB／T2759522000)是在220V電壓下絕緣油水分含量≤15×10^-6，用微水測(cè)定儀測(cè)定經(jīng)干燥后的新油，其微水含量為20×10^-6。將經(jīng)干燥后的量筒準(zhǔn)確量取絕緣油lL，倒人事先準(zhǔn)備好的干燥油瓶中，利用微量注射器抽入20、40、60……160μL不等量的純凈水注入油樣，適度加熱并利用攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁褂椭兴Ｗ泳鶆蚍植?，油樣中水的含量分別為40×lO^-6，60×10^-6，80×10^-6，100×10^-6……180×10^-6。最后利用絕緣油耐壓試驗(yàn)儀，測(cè)定油樣的擊穿電壓。

為測(cè)定相同含水量，不同雜質(zhì)下絕緣油的擊穿電壓。單純通過板式濾油機(jī)或利用實(shí)驗(yàn)室中的抽濾機(jī)來去雜質(zhì)，都會(huì)少量去除油樣中的水分。因?qū)嶒?yàn)主要從定量上分析雜質(zhì)能否影響絕緣油的擊穿電壓。故直接在油樣中適量加入經(jīng)干燥后的雜質(zhì)。測(cè)定不同溫度梯度下，同一油樣在加入雜質(zhì)前后的擊穿電壓變化情況。

2試驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1溫度對(duì)擊穿電壓的影響

影響絕緣油介電強(qiáng)度大小的主要因素是溫度、水分及雜質(zhì)。特別是含有雜質(zhì)及水分的油、溫度對(duì)介電強(qiáng)度的影響更為顯著。如圖1所示，在20一40℃之間，經(jīng)過濾后的新絕緣油擊穿電壓變化不明顯，當(dāng)溫度上升到50℃時(shí)擊穿電壓有一定的升高，當(dāng)繼續(xù)升溫達(dá)到70℃時(shí)，擊穿電壓有明顯的下滑。而含有雜質(zhì)與水分的舊油，在20—50℃期間隨著溫度的升高擊穿電壓急劇上升。在50一70℃時(shí)，擊穿電壓恒定在40kV左右，當(dāng)繼續(xù)升溫至70℃以上，其擊穿電壓有下滑趨勢(shì)。

不含雜質(zhì)并經(jīng)干燥后無水分的油，其介電強(qiáng)度主要取決于油的中性粒子的不游離性，所以在一定電場(chǎng)強(qiáng)度及溫度下它的離子質(zhì)量還是比較大的。若溫度繼續(xù)上升(如超過70一80℃)，則油內(nèi)分子狀況就要起很大的變化，而黏度顯著減小，于是，由電場(chǎng)所引起的離子速度在油內(nèi)毫不受阻攔地進(jìn)行加速，從而擴(kuò)大了離子碰撞游離的可能性，使油發(fā)生擊穿。如果油內(nèi)含有水分和雜質(zhì)，則溫度對(duì)于油的擊穿電壓的影響就不同于純凈干燥的油品了。溫度較低時(shí)，水分懸溶于油呈乳濁狀，在電場(chǎng)作用下，發(fā)生極性排序現(xiàn)象，在電場(chǎng)作用下的電子很容易沿著這種整齊排列的橋路，即相當(dāng)于沿著乳濁體的體積電阻通過。所以溫度較低時(shí)，其擊穿電壓值較小。當(dāng)溫度升高時(shí)，由于溫度所造成的黏度值的減小，則水分乳濁體的活性變大，借助電場(chǎng)作用疏散于油的中性分子之中。由于此時(shí)濕度所造成的黏度值還不是最小，所以疏散的水分子乳濁體在同一時(shí)間內(nèi)參差不齊及借黏度的作用，就比較不易結(jié)成橋路。溫度再繼續(xù)升高，則水分子乳濁體的活性更大，其擊穿電壓位也隨溫度上升而增加。當(dāng)溫度繼續(xù)上升，致使油的黏度達(dá)到極小值時(shí)(如溫度超過70℃)，油的分子活性增加，水分乳濁體就很難借油的黏度阻力而逃脫電場(chǎng)的束縛，則又重新結(jié)成橋路，造成擊穿。所以含有水分的油的擊穿電壓大值對(duì)于溫度的影響，比不含水分的油要低。

2．2水分對(duì)擊穿電壓的影響

水分是影響油樣擊穿的重要因素，即使對(duì)于品質(zhì)十分純凈、沒有發(fā)生氧化的油，當(dāng)含有水分時(shí)，其對(duì)介電強(qiáng)度的影響也是十分顯著的。如圖2所示：絕緣油擊穿電壓隨油中水含量的增大有較明顯的下降。

在過濾后的新絕緣油中加人純凈水，使其含水量為20×10^-6時(shí)，擊穿電壓急劇下降，由原來的38．1kV下降為27．9kV。繼續(xù)向油樣中加入水后，使油中水的含量在40X10^-6———160X10^-6之間。擊穿電壓繼續(xù)下降，但變化均勻幾乎成一條直線。當(dāng)油中含水量在160X10^-6——180×10^-6之間時(shí)，絕緣油擊穿電壓幾乎不再變化。絕緣油中水分含量對(duì)擊穿電壓影響的總體趨勢(shì)情況如表l所示。

干燥、純凈的新絕緣油，其擊穿電壓都在40一50kV以上。若油中含有微量的水分(特別是乳狀水)，擊穿電壓急劇下降；水分含量增大到一定值后，其擊穿電壓基本穩(wěn)定，不再顯著下降，這是因?yàn)檫^的水分將沉至油的底部，離開了高壓電場(chǎng)區(qū)；此外，因油發(fā)生擊穿后，過多的水分只不過增加了幾條擊穿的并聯(lián)橋路，故擊穿電壓不再繼續(xù)下降。油中的水滴，在強(qiáng)電場(chǎng)力的作用下會(huì)變成橢圓形，其介電系數(shù)較大，易極化，并會(huì)在兩極間形成“水橋”(圖3)，導(dǎo)致油品的擊穿。因此，在絕緣油貯運(yùn)、保管或運(yùn)行中應(yīng)特別注意防止水、汽的侵入，若運(yùn)行油中有水時(shí)應(yīng)及時(shí)除去。

2．3雜質(zhì)對(duì)擊穿電壓的影響

如圖4所示：加人雜質(zhì)后油樣的擊穿電壓較未加雜質(zhì)油樣的擊穿電壓要低10kV左右。在20-70℃期間兩油樣擊穿電壓所受溫度的變化趨勢(shì)幾乎相同。在20一50℃擊穿電壓急劇上升，50—70℃之間擊穿電壓變化趨于平緩。而在油溫達(dá)到70一80℃時(shí)，加入雜質(zhì)后的油樣主擊穿電壓下降明顯，在此溫度下未加雜質(zhì)油樣的擊穿電壓下降不大。

油中的雜質(zhì)主要來自兩方面，即外來的雜質(zhì)和內(nèi)分解的雜質(zhì)。懸浮于絕緣油中的纖維、絕緣紙、游離碳等，在電場(chǎng)中有可能極化，并沿電場(chǎng)方向拉伸作定向排列，構(gòu)成雜質(zhì)“小橋”(圖5)，導(dǎo)致油的擊穿。受潮固體雜質(zhì)的ε_r比油大得多，懸浮于油中更易形成導(dǎo)電“小橋”，致使油的擊穿電壓下降。

3結(jié)論

絕緣油被廣泛用于大型電力設(shè)備，當(dāng)絕緣油受到污染后，其擊穿電壓大大下降，從而會(huì)影響到大型機(jī)械設(shè)備的安全。絕緣油的擊穿電壓一般受到溫度、水分、機(jī)械雜質(zhì)等參數(shù)的影響。油中水分、機(jī)械雜質(zhì)的增多，都會(huì)使油液的擊穿電壓大大下降，而溫度的升高能夠使油液擊穿電壓迅速上升，當(dāng)溫度上升到70—80℃時(shí)油液再次被擊穿。因此在舊油使用之前要注意利用高效真空濾油機(jī)進(jìn)行脫水，去雜質(zhì)。如果油液實(shí)在無法進(jìn)行再生，應(yīng)及時(shí)換取新油，以免出現(xiàn)事故。但實(shí)驗(yàn)中只是定量的分析了雜質(zhì)對(duì)油液擊穿電壓的影響，對(duì)于定性的分析油中何種雜質(zhì)，雜質(zhì)的顆粒度的大小、雜質(zhì)含量的多少對(duì)油液擊穿電壓的

影響需進(jìn)一步的研究與探索。