絕緣油耐壓試驗儀，測定在不同溫度、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)到一定的時候，擊穿電壓開始下滑；而油中水分、機(jī)械雜質(zhì)的增多，會使油液擊穿電壓有較明顯的下降，因此在絕緣油運行前應(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)電微粒以及它們對絕緣油性能影響的嚴(yán)重程度。

絕緣油的性質(zhì)，對充油電氣設(shè)備至關(guān)重要，油品的性質(zhì)是對新油品質(zhì)的評價，通過對運行油品的試驗

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

前后幾次油質(zhì)試驗的性質(zhì)、變化速率、指標(biāo)對比，能夠為規(guī)定的停機(jī)時間制定修理計劃，有助于故障的準(zhǔn)

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

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

1、測試設(shè)計

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雙級真空濾油機(jī)過濾干燥。為測定新油與舊油在不同溫度梯度下的擊穿電壓，對油樣加熱進(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。在實驗中為防止油杯與熱油之間的傳熱使油品溫度下降而給實驗帶來誤差，需將油杯事先預(yù)熱。由于隨時間變化，油溫會約有下降，可適度縮短攪拌時間與停滯時間，從而減少實驗誤差。

為測定在常溫下(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雙級真空濾

油機(jī)過濾后，按我國現(xiàn)行運行中絕緣油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB／T2759522000)是在220V電壓下絕緣油水分含量≤15×10^-6，用微水測定儀測定經(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?，使油中水粒子均勻分布，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儀，測定油樣的擊穿電壓。

為測定相同含水量，不同雜質(zhì)下絕緣油的擊穿電壓。單純通過板式濾油機(jī)或利用實驗室中的抽濾機(jī)來去雜質(zhì)，都會少量去除油樣中的水分。因?qū)嶒炛饕獜亩可戏治鲭s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試驗結(jié)果和討論

2.1溫度對擊穿電壓的影響

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℃時擊穿電壓有一定的升高，當(dāng)繼續(xù)升溫達(dá)到70℃時，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，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。

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，水分懸溶于油呈乳濁狀，在電場作用下，發(fā)生極性排序現(xiàn)象，在電場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，其擊穿電壓值較小。當(dāng)溫度升高時，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，借助電場作用疏散于油的中性分子之中。由于此時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(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于溫度的影響，比不含水分的油要低。

2．2水分對擊穿電壓的影響

水分是影響油樣擊穿的重要因素，即使對于品質(zhì)十分純凈、沒有發(fā)生氧化的油，當(dāng)含有水分時，其對介電強(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，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，絕緣油擊穿電壓幾乎不再變化。絕緣油中水分含量對擊穿電壓影響的總體趨勢情況如表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，這是因為過的水分將沉至油的底部，離開了高壓電場區(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)電場力的作用下會變成橢圓形，其介電系數(shù)較大，易極化，并會在兩極間形成“水橋”(圖3)，導(dǎo)致油品的擊穿。因此，在絕緣油貯運、保管或運行中應(yīng)特別注意防止水、汽的侵入，若運行油中有水時應(yīng)及時除去。

2．3雜質(zhì)對擊穿電壓的影響

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，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，在電場中有可能極化，并沿電場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)。如果油液實在無法進(jìn)行再生，應(yīng)及時換取新油，以免出現(xiàn)事故。但實驗中只是定量的分析了雜質(zhì)對油液擊穿電壓的影響，對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)含量的多少對油液擊穿電壓的

影響需進(jìn)一步的研究與探索。