浅谈变压器油击穿电压的影响因素分析

浅谈变压器油击穿电压的影响因素分析

作者：庞颖

来源：《中国科技博览》2017年第23期

[摘 要]随着我国经济的发展和社会科技的进步，国民经济生产以及日常的生活都有了较大的变化，而这一切都与电力系统的发展与建设密不可分，这也给供电企业为广大电力用户提供安全稳定和可靠的电能带来了一定的压力。众所周知在电力系统中最为主要的组成器件是电力变压器，目前在电力系统中运行最多的是油浸式变压器，变电压器油的电气性能，包括击穿电压和介质损耗因数等各项指标数据。本文作者长期从事供电企业高压电气试验，对变压器油的击穿电压试验有自己独特的研究，结合自身工作实践，分析了影响变压器油击穿电压的众多因素，以及相应的解决对策，以供参考。

[关键词]变压器；绝缘油；击穿电压试验；影响因素分析

中图分类号：R414 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0243-01 前言

变压器油在电力变压器的运行过程中主要是起到绝缘和冷却的作用，因此变压器油在电力变压器的运行过程中必须具有一定的电气绝缘强度。为确保电力变压器能够安全可靠的运行，除对运行中的电力变压器油采取相应的保护措施来防止油的过早老化以外，还需要定期的取油样进行相应的试验，以此来了解电力变压器的油质在运行过程中的状态；另外对新安装的电力变压器，也应在新投入运行之前进行取油样试验。电力变压器油的击穿电压试验是电力变压器众多油试验中非常重要的项目。 一、变压器油击穿电压试验概述

从绝对理论中分析，不含水分和灰尘以及纤维等其他杂质的纯净变压器油，其击穿起始于个别油分子在电场中的极化和电离，相应的化学组成对变压器油击穿电压的影响并不大，并且不同牌号和不同产地的变压器绝缘油具有相同击穿电压数值，并且同一试样的平行试验结果其分散性不大，在电极距离为2.5mm时变压器油的击穿电压值可以达到200kV以上。

但是在变压器运行和新安装的实际应用中绝缘油却有着非常大的不同，普遍的现象是变压器油的含水量一般都是大于2mg/kg，且变压器绝缘油中长度大于5μm的杂质颗粒不会少于1-3千个/100ml。另外在试验人员进行变压器绝缘油的取样测定过程中，变压器绝缘油的油样会与周围的大气进行接触，这样就使得大气中的水分和飘尘以及其他杂质混入油中，油中的杂质和溶解于油并与油分子紧密结合的水分子，会沿着电场强度的方向进行排列和聚集，进而电离形成微小通路，从而导致油迅速击穿。油中杂质越多，越易形成小桥，击穿电压越低[1]。综

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上所述测定变压器的绝缘油击穿电压试验，实际上就是在衡量变压器绝缘油中杂质含量的多少，也就是判断变压器绝缘油被污染的程度。 二、变压器油击穿电压试验的正确操作方式

在做电力变压器油的击穿电压试验时，采样的变压器油要打耐压多次，且间隔的时间长耐压就会打得越高，而间隔的时间越短则耐压打得就会越低，原因是因为一般的变压器油试验设备在油击穿时，相应的电极间隙中会形成电弧，电弧会使得变压器油中产生游离带电的粒子、气泡以及碳粒等物质会留在电极的间隙处，因此在间隔时间较短就再次试验时，这部分的物质极易会形成桥路，致使相应的击穿电压数值偏低；而变压器油的静置间隔时间越长，则这部分物质会因为重力的作用将逐渐分散离开电极的间隙处，因此油击穿电压试验数值就会随着油静置间隔时间的增长而击穿电压的数值会提高。

进行变压器油击穿电压试验正常的操作应该是在变压器油盛满后静置十分钟后，再作升压试验，每次变压器油被击穿后，就需要用准备好的清洁玻璃棒在电极间搅弄几次或是振动油杯，这样就可以破坏掉电极间新形成的电桥，再静置五分钟后即可进行下次试验。另外在做变压器油击穿电压试验时建议在变压器的高压侧串接一只限流电阻，以限制间隙击穿时的电流，这样就可以缩短两次变压器油静置间隔的时间并且可以得到准确的击穿电压数值。 三、影响变压器油击穿电压试验的因素分析

变压器绝缘油的击穿过程是一个随机的过程，与变压器绝缘油间隙电场的瞬间状态是密切相关的。变压器绝缘油中杂质分布的不均匀性和杂质颗粒的运动，会导致变压器油隙间杂质颗粒的分布随时间改变而不同，因此微小通路在电场中的位置是不可预知的，在变压器油多次的击穿试验中的测得值是分散性很大的，各种变压器油试验的标准中都规定了取六次试验的平均值作为试验结果，这种规定在一般的测试中是不多见的。 1、变压器绝缘油击穿电压试验仪器的影响

变压器绝缘油击穿电压的试验仪器包括了升压装置和油杯、电极、搅拌装置、数据输出装置以及相应的计时装置等，因此在试验过程中仪器的每一部分存在异常都会使得测定的试验结果产生误差。

一是升压装置，一般的变压器绝缘油击穿电压试验的升压装置，其输出的电压波形是否近似正弦波，输出电压是否与输出显示一致，这些都对结果的准确性有非常大的影响。因此不同的变压器绝缘油击穿电压试验的测试仪器中升压装置的性能必须要确保符合相关的标准和规定，变压器绝缘油击穿电压仪器的升压装置性能是由生产厂家在仪器的设计生产中实现的，在选购变压器绝缘油击穿电压试验仪器时应向生产厂家索要变压器绝缘油击穿电压试验升压装置输出电压频谱分析和输出电压峰值的检测报告。

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二是变压器绝缘油击穿电压试验用的油杯和电极，由于各种仪器的电极形状不同，再加上电极周围空间的电场也不同，另外平板倒角形电极之间的电场可以大致看成是均匀电场，而球形和球盖形电极之间的电场为不均匀电场，这就造成了变压器绝缘油在不同的电场中所表现的电气性能也是完全不同的[2]。变压器绝缘油击穿电压试验中的油杯容量大小、电极浸入绝缘油的深浅都会给变压器绝缘油击穿电压试验的测定结果带来很大的影响，为此相关标准中都有明确的规定。

2、变压器绝缘油击穿电压试验中环境的影响

无论是在运行中取样还是在安装时取样，变压器中的绝缘油都会与大气进行接触，在接触的过程中，飘尘和水气是不可避免地要混入待测的变压器绝缘油样中的，从而使得变压器绝缘油击穿电压的测定值偏低，因此在进行变压器绝缘油击穿电压试验的标准中应有油杯加防尘盖和尽快完成测定的规定。另外在各供电企业有条件的基础上，应尽可能的在有空调且洁净干燥的试验室内进行测定变压器绝缘油击穿电压试验，尤其是在我国南方潮湿多雨的季节和北方沙尘较大的季节，更应该采取措施防止环境条件对变压器绝缘油击穿电压试验测定结果的影响。 四、对变压器绝缘油击穿电压试验结果的分析判断

变压器绝缘油的油样六次击穿电压试验的测定值分散性是较大的，根本原因在于击穿瞬间两个电极之间的电场分布状态和绝缘油中所含杂质的分布状态都是随机的。因此变压器绝缘油击穿电压试验仪器的使用说明中建议当六个数据的标准差大于等于10kV（电极距离2.5mm）时需要重新取样进行测定是有较高价值的。

在进行试验时得到准确可靠的变压器绝缘油击穿电压值是进行击穿电压试验的最终目的，如果对试验结果产生有异议，可以通过检验升压装置输出电压波形和幅值，判断是否是由此引起的误差；另外试验结果测得值在合格与不合格之间时，就需要采用对比试验的方法，验证油杯和电极对结果的影响。除此之外的其余各种影响因素，包括电极形状、加工精度和表面状态，油杯的材料、形状等，都会使测定值出现负误差，即测得结果小于真值。 结束语

变压器绝缘油的击穿电压试验的影响因素是非常多的，这就导致测定的结果也是非常分散的，因此就需要制定严格的规定和统一测定方法，这样就能够有效的提高变压绝缘油击穿电压测定的技术水平。 参考文献

[1] 韦耀杰.变压器油击穿电影响因素的探讨[J].电器工业，2011，（08）：56-59.

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[2] 唐峰.关于变压器油击穿电压试验的几个问题[C]//广东省电机工程学会2003-2004年度优秀论文集，2005：14-16.