绝缘油试验介绍

绝缘油试验介绍

绝缘油广泛应用于电力变压器、油断路器、充油电缆、电力电容器和套管等高压电气设备中，其作用有以下3个方面：

第一、绝缘作用。对变压器、电缆及电容器等固体绝缘进行浸渍和保护、填充绝缘中的气泡，防止外界空气和湿气侵入，保证绝缘可靠。

第二、冷却作用。对变压器等电气设备，热油经过散热器冷却，再回到变压器本体，使箱体内的绝缘油循环冷却，保持变压器温度在一定范围内。

第三、灭弧作用。油断路器中的绝缘油，除了具有绝缘作用外，还具有灭弧作用，促使断路器迅速可靠地切断电弧。

为了使绝缘油能够完成其本身的功能，它应具有较小的粘度、较低的凝固点、较高的闪点和耐压强度，以及有较好的稳定性。 在运行中，绝缘油经常受到氧气、湿气、高温、阳光等作用，性能会逐渐变坏，致使它不能充分发挥作用。为确保绝缘油性能良好，必须定期地对绝缘油进行试验。

表1 运行中变压器油质量标准

电气性能试验

变压器油作为充填于电气设备内部的一种介质，他必须具备良好的电气性能，才能充分发挥其应有的功能作用。新油的主要电气性能包括： 1.1 绝缘强度

变压器油的介电强度或击穿电压，是衡量他在电气设备内部能耐受电压的能力而不被破坏的尺度，也就是检验变压器油性能好坏的主要手段之一。绝缘油的击穿过程与其纯净度有关，纯净的绝缘油有很高的击穿强度 （可达106V/cm ），其击穿过程主要由电击穿引起，由于油中分子浓度较大，所以电子在油中运动的自由行程很小，不易积累足够的能量，因此只有具备很高的电场强度时，才能发生击穿。但一般用于设备的油往往不是十分纯净的，其中含有各式各样的杂质，如气体、水分、固体颗粒及油老化产生的聚合物等，因此在研究油击穿时，不能排除这些因素的影响。研究含有杂质的绝缘油的击穿过程的理论很多，应用最广泛的是“小桥理论”。其认为：工程用绝缘油击穿的主要原因在于杂质的影响，杂质由水分、纤维质（主要是受潮的纤维）构成。杂质的介电系数比绝缘油要大得多。在电场中，杂质首先极化，被吸引向电场强度最强的地方，即电极附近，并按电力线方向排列，于是在电极附近形成了杂质“小桥”。如果极间距离大，杂质少，只能形成断续“小桥”，而“小桥”的电导率和介电系数都比绝缘油大，由于“小桥”的存在，会畸变油中的电场。因为纤维的介电系数大，使纤维端部处油中的电场加强，于是放电首先在这部分油中开始产生，油在高场强下电离而分解出气体，形成气泡，电离又增强。而后逐渐发展，使整个油间隙可能在气体通道中击穿，所以击穿就能

在较低的电压下发生。如果极间距离不大，杂质又足够多，则“小桥”可能连通两个电极，这时，由于“小桥”的电导较大，沿“小桥”流过很大电流（电流大小视电源容量而定），使“小桥”强烈发热，“小桥”中的水分和附近的油沸腾气化，造成一个气体通道――“气泡桥”，最后油样在比较低的电压下，沿着这个“气泡桥”击穿。如果纤维不受潮，则因“小桥”的电导很小，对于油击穿电压的影响也比较小，这就是杂质引起绝缘油击穿的基本过程。显然，这种击穿形式的“小桥”与加热过程有关，故也有人称之为热击穿。应当指出，上述的过程只适用于稳态电压（直流和工频）和比较均匀的电场中。当冲击电压作用或电场极不均匀时，杂质不易形成“小桥”，它的作用只限于畸变电场，故其击穿过程就可能主要是油本身的电击穿了。 1.2 介质损耗因数

介质损耗因数主要是反映油中泄漏电流而引起的功率损失。介质损耗因数而大小对判断变压器油的劣化与污染程度是很敏感的。介质损耗因数只能反映出油中是否含有污染物质和急性杂志，而不能确定存在于油中的是何种极佳杂质。但当油氧化或过热而引起劣化时，或混入其他杂质时，随着油中极佳杂质或充电的胶体物质含量增加，介质损耗因数也会随之增大，高的可达10%以上。该试验主要用于判断油是否脏污或劣化，它只能判定油中是否含有极性物质，而不能确定是何种极性物质。有时候，当油进一步氧化，可能使油的溶解水分能力增强，因而此种类型油的油泥并不能在介损中反映出来。如果油的介损超过0.7%时，则需要进行检查，若100℃下的介损为25℃时介损的7—10倍，则表明油已赃污，而不是含有水分。

物理及化学性能试验

1.油的外观与颜色:良好的油应该是清洁而透明的，如果模糊不清表明有中含有水分、碳粒或油泥。如果发现有碳微粒，则可能是变压器内部存在有电弧或局部放电现象，则有必要进行油的色谱分子。油的颜色若有明显的改变，则应注意油的老化是否加速，或加速油的运

行温度的监控。

2.酸值：酸值的上升是油初始化劣化的标志，酸性物质的存在将不可避免地产生油泥。如果油中同时存在水份的话，则可使铁生锈，同时对纸绝缘系统也是有害的。

3.界面张力:该试验是反应油劣化产物和从固体绝缘材料中产生的可溶性极佳杂质是相当敏感的。油中氧化产物含量越大，则界面张力越小。如果油中界面张力值在27~30mN/m时，则表明油中已有油泥产生的趋势；如果张力值达18mN/m以下，则表明油已老化严重，应予更换。

4.水分含量:水分在油中与绝缘纸中为一个平衡状态。油在不同温度下有不同的饱和水分溶解量，这一饱和溶解量随温度的升高而增大，因而在高温下绝缘纸中水分即进入油中；当油温下降时，油中水分有一部分将向纸中扩散，使油中的含水量下降。

5.闪点:油品的挥发性实际是与变压器油在使用环境条件下的安全性有一定的内在联系。具体说，他是在一定温度、时间及火焰大小的条件下的闪点和着火点。这里必须指出，闪点和着火点不是一个等同的概念。闪点是指当油品加热到足够的油气产生，并在其中外加一个火焰，使油气在一瞬间就着火的最低温度；着火点则是当油品加热到足够的油气连续产生，外加火焰于其上能维持5秒钟燃烧时的最低温度。

6.水溶性酸：变压器油在氧化初级阶段一般易生成低分子有机酸，如甲酸、乙酸等，因为这些酸的水溶性较好，当油中水溶性酸含量增加(即pH 值降低)，油中又含有水时，会使固体绝缘材料和金属产生腐蚀，并降低电气设备的绝缘性能，缩短设备的使用寿命。 以等体积的蒸馏水和试油混合摇动，取其水抽出液，注入指示剂，观察其变色情况，判断试油中是否含水溶性酸及水溶性碱。 1 仪器

1.1 分液漏斗：250～500ml。

1.2 试管：直径15～20mm，高140～150mm。 1.3 水浴。

1.4 锥形烧瓶：250ml。

将加热至70～80℃的试油50ml与同温度的蒸馏水(蒸馏水煮沸后pH为6.0～7.0)50ml，注入同一分液漏斗中，摇动5min，待分层冷至室温时进行试验。