一種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗(yàn)方法,屬于電力絕緣油的絕緣 性能評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無論是在電力變壓器還是高壓脈沖發(fā)生器,在高壓絕緣設(shè)計(jì)中,液固絕緣材料結(jié) 合使用的交界面,是絕緣的薄弱環(huán)節(jié)所在,易發(fā)生沿面閃絡(luò),也稱沿面擊穿。變壓器油沿面 擊穿電壓都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其相應(yīng)的體擊穿電壓。因此,在采用變壓器油作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備中, 油與固體絕緣支撐交界面的沿面擊穿是引起絕緣事故發(fā)生的主要原因,成為制約高電壓設(shè) 備向著特高壓小型化發(fā)展的主要因素。在現(xiàn)有的理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)里,為了抑制沿面擊穿事 故的發(fā)生,提高沿面擊穿電壓,一般采用增加沿面距離的方法,這明顯增加絕緣設(shè)備的體積 和重量,同時(shí)增加了絕緣設(shè)備上的經(jīng)濟(jì)投入。然而,目前沒有一種成熟的試驗(yàn)方法用于變壓 器油沿面擊穿電壓的檢測(cè),開發(fā)一種用于評(píng)定變壓器油沿面擊穿特性的試驗(yàn)方法,在高電 壓下開展變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿特性的研究,將有助于變壓器油絕緣性能的提 高和超高壓設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)約絕緣材料提高經(jīng)濟(jì)效益,提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性,進(jìn)而為 沿面擊穿理論研究提供一定的技術(shù)依據(jù),突破制約特高壓電力設(shè)備發(fā)展的瓶頸,推進(jìn)特高 壓電力設(shè)備的小型化,故其測(cè)量結(jié)果對(duì)于工程設(shè)計(jì)還是理論發(fā)展都有著重要的意義。
[0003] 目前,國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于變壓器油擊穿特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法主要有兩類:一 類是絕緣油工頻擊穿電壓測(cè)量法,如68八507、017^421、比(:156、43了]\10877、434了]\101816 ; 另一類是絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測(cè)定法,如DL/T416、GB/T21222、IEC60897、ASTM D3300,這兩類測(cè)量法都是考察變壓器油體積擊穿電壓的方法,有關(guān)變壓器油沿固體絕緣材 料表面擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法,沒有文獻(xiàn)報(bào)道。關(guān)于變壓器油沿面絕緣性能的研究主集 中于局部放電起始電壓和擊穿電壓,這些研究所用電極模型根據(jù)電極形狀與絕緣體接觸方 式的不同,分為三種類型:一類是平板型電極模型,所用絕緣試品通常為圓柱形、圓臺(tái)形夾 在兩個(gè)平板電極之間,當(dāng)試品為圓柱形時(shí),沿介質(zhì)表面的電場(chǎng)是準(zhǔn)均勻場(chǎng);二類是針/棒一 板型電極模型,是將絕緣試品放置在一塊金屬平板電極上,上面用一個(gè)針形(或棒形)電極 壓緊,沿介質(zhì)表面的電場(chǎng)是極不均勻場(chǎng);三類是半圓球面電極模型,是由電極和絕緣試品托 架兩部分構(gòu)成,陰極和陽極分別固定在試品表面的兩端,兩極之間的中間區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)分布較 均勻。這三類電極模型,不足之處是調(diào)節(jié)電極間隙時(shí),需要加工不同厚度的絕緣試品,不適 用大間隙下的試驗(yàn),且操作不方便,電極是一體化結(jié)構(gòu),電極前端在高電壓試驗(yàn)后有損傷, 會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果重復(fù)性不好;平板型電極模型和針/棒一板型電極模型由于發(fā)生擊穿位置 不確定,不適于光學(xué)測(cè)量;平板型電極模型和半圓球面電極模型,在試品表面的兩端,兩極 之間的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)分布為稍均勻電場(chǎng),均勻電場(chǎng)不能反應(yīng)出變壓器油組成成分的差異性對(duì)其 沿面擊穿電壓的影響,以及變壓器油的極性效應(yīng)。工程中,電力設(shè)備內(nèi)部擊穿事故都是在不 均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)下發(fā)生的,在不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)下,檢測(cè)變壓器油沿固 體絕緣材料表面擊穿電壓更有實(shí)際指導(dǎo)意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗(yàn) 方法。
[0005] -種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗(yàn)方法,技術(shù)原理為:在變壓器油與固體絕 緣材料表面構(gòu)成的沿面系統(tǒng)中,在固體絕緣材料表面緊密安裝一對(duì)半圓錐面-半球面電 極,在半圓錐面電極端,以一定速率施加正負(fù)極性的沖擊或直流電壓,直至固體絕緣材料表 面發(fā)生擊穿現(xiàn)象時(shí),停止測(cè)試,記錄此時(shí)的電壓值,電壓值的高低表明變壓器油沿固體絕緣 材料表面擊穿性能,即變壓器油的絕緣性能好壞。
[0006] -種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓測(cè)量的試驗(yàn)裝置,包括控制臺(tái)、高壓電源裝置、試 驗(yàn)電極箱;可以是正負(fù)極性的沖擊電壓發(fā)生器,也可以是正負(fù)極性的直流高壓發(fā)生器;由 油箱、高壓套管、均壓環(huán)、高壓導(dǎo)電桿、低壓套管、均壓罩、低壓導(dǎo)電桿、支撐板、支撐絕緣子、 帶方向輪的底板和電極杯組成。均壓環(huán)固定在高壓導(dǎo)電桿的一端,穿過高壓套管,且隨著 高壓套管一起固定在油箱的一端,伸入油箱中;均壓罩固定在低壓導(dǎo)電桿的一端,穿過低壓 套管,且隨著低壓套管一起固定在油箱的另一端,伸入油箱中;組裝好的油箱放置在支撐板 上,支撐板下部由四支撐絕緣子做絕緣支撐,支撐絕緣子的下部固定在帶方向輪的底板上。
[0007] -種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓測(cè)量的試驗(yàn)裝置,電極杯其特征在于:由頂板、半 球面電極頭、半圓錐面電極頭、固定螺母、電極桿、連接桿、底板、支撐固定螺母和樣品板組 成。在底板上放置樣品板,電極頭通過頂絲固定于電極桿上,由固定螺母緊固在頂板中,隨 著頂板一起滑入底板上的凹槽中,前端沿著樣品板表面移動(dòng),用于調(diào)節(jié)兩電極頭之間距離。 支撐固定螺母從底板下部向上旋入,推動(dòng)樣品板緊緊地接觸到電極頭下表面。將裝配好的 電極放入電極杯體中,要保證兩端的電極桿分別與連接桿緊密接觸。將裝配好的電極杯放 置油箱中,電極杯的連接桿分別與油箱中的高壓導(dǎo)電桿和低壓導(dǎo)電桿緊密接觸。
[0008] -種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓測(cè)量的試驗(yàn)裝置,電極頭其特征在于:由半球面 和半圓錐面兩種類型組成,形成不均勻電場(chǎng)的模型。
[0009] -種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓測(cè)量方法,如下步驟:
[0010] 步驟一、首先,對(duì)電極杯的各部件進(jìn)行清洗、干燥和組裝,在電極杯的底板上放置 樣品板,樣品緣板要經(jīng)過真空干燥處理。
[0011] 步驟二、用取樣器量取處理后的變壓器油,在電極杯體內(nèi)注入變壓器油,注入量要 足夠保證整個(gè)電極桿及電極頭完全浸沒油樣里,注入過程中,注意消除樣品板上下表面的 氣泡。
[0012] 步驟三、將電極杯放置于試驗(yàn)電極箱的油箱內(nèi),半球面電極頭與油箱的低壓導(dǎo)電 桿相連,低壓導(dǎo)電桿與地線相連,半圓錐面電極頭與油箱的高壓導(dǎo)電桿相連,高壓導(dǎo)電桿通 過分壓器、保護(hù)電阻與高壓發(fā)生器相連,在油箱中注入絕緣液體,注入量要足夠保證整個(gè)電 極杯完全浸沒,用于電極杯的外絕緣,蓋上油箱蓋后,可以進(jìn)行沿面擊穿測(cè)試。
[0013] 步驟四、在控制臺(tái)上,設(shè)置沖擊或直流電壓的極性、停升電壓值、升壓速率、靜止放 電時(shí)間,試驗(yàn)次數(shù),開始測(cè)試試驗(yàn);
[0014] 步驟五、記錄五次擊穿電壓的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,其計(jì)算如下式
[0016] 其中:Γ :五個(gè)測(cè)量值的平均值
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于評(píng)定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測(cè)量設(shè)備,包括控制臺(tái)、高 壓電源裝置、試驗(yàn)電極箱;其特征在于:包括控制臺(tái)、高壓電源裝置、試驗(yàn)電極箱;可以是正 負(fù)極性的沖擊電壓發(fā)生器,也可以是正負(fù)極性的直流高壓發(fā)生器;由油箱、高壓套管、均壓 環(huán)、高壓導(dǎo)電桿、低壓套管、均壓罩、低壓導(dǎo)電桿、支撐板、支撐絕緣子、帶方向輪的底板和電 極杯組成。均壓環(huán)固定在高壓導(dǎo)電桿的一端,穿過高壓套管,且隨著高壓套管一起固定在油 箱的一端,伸入油箱中;均壓罩固定在低壓導(dǎo)電桿的一端,穿過低壓套管,且隨著低壓套管 一起固定在油箱的另一端,伸入油箱中;組裝好的油箱放置在支撐板上,支撐板下部由四支 撐絕緣子做絕緣支撐,支撐絕緣子的下部固定在帶方向輪的底板上。
2. 如權(quán)利要求1所述的評(píng)定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測(cè)量設(shè)備,電極 杯由頂板、半球面電極頭、半圓錐面電極頭、固定螺母、電極桿、連接桿、底板、支撐固定螺母和 樣品板組成;其特征在于:在底板上放置樣品板,電極頭通過頂絲固定于電極桿上,由固定螺 母緊固在頂板中,隨著頂板一起滑入底板上的凹槽中,前端沿著樣品板表面移動(dòng),用于調(diào)節(jié)兩 電極頭之間距離;支撐固定螺母從底板下部向上旋入,推動(dòng)樣品板緊緊地接觸到電極頭下表 面;將裝配好的電極放入電極杯體中,要保證兩端的電極桿分別與連接桿緊密接觸。
3. 如權(quán)利要求2所述的評(píng)定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測(cè)量設(shè)備,電極 頭由半球面和半圓錐面兩種類型組成,形成不均勻電場(chǎng)的模型。
4. 一種評(píng)定變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測(cè)量方法,其特征在于:應(yīng)用權(quán) 利要求1至權(quán)利要求3所述的變壓器油沿固體絕緣材料表面擊穿電壓的測(cè)量設(shè)備檢測(cè)擊穿 電壓,其步驟如下: 步驟一、首先,對(duì)電極杯的各部件進(jìn)行清洗、干燥和組裝,在電極杯的底板上放置樣品 板,樣品板要經(jīng)過真空干燥處理; 步驟二、用取樣器量取處理后的變壓器油,在電極杯體內(nèi)注入變壓器油,注入量要足 夠保證整個(gè)電極桿及電極頭完全浸沒油樣里,注入過程中,注意消除樣品板上下表面的氣 泡; 步驟三、將電極杯放置于試驗(yàn)電極箱的油箱內(nèi),半球面電極頭與油箱的低壓導(dǎo)電桿相 連,低壓導(dǎo)電桿與地線相連,半圓錐面電極頭與油箱的高壓導(dǎo)電桿相連,高壓導(dǎo)電桿通過分 壓器、保證電阻與高壓發(fā)生器相連,在油箱中注入絕緣液體,注入量要足夠保證整個(gè)電極杯 完全浸沒,用于電極杯的外絕緣,蓋上油箱蓋后,可以進(jìn)行沿面擊穿測(cè)試; 步驟四、在控制臺(tái)上,設(shè)置沖擊或直流電壓的極性、停升電壓值、升壓速率、靜止放電時(shí) 間,試驗(yàn)次數(shù),開始測(cè)試試驗(yàn); 步驟五、記錄五次擊穿電壓的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,其計(jì)算如下式
其中:Γ :五個(gè)測(cè)量值的平均值 \:第1次擊穿電壓 S :標(biāo)準(zhǔn)偏差 如果S/Γ值超過0.1,說明五次擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差過大,也就是說五個(gè)測(cè)量值超過 偏差。
【專利摘要】一種評(píng)定變壓器油沿面擊穿電壓的試驗(yàn)方法,屬于電力絕緣油的絕緣性能評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)電極杯的各部件進(jìn)行清洗、干燥和組裝,在電極杯的底板上放置樣品板,樣品板要經(jīng)過真空干燥處理;用取樣器量取處理后的變壓器油,在電極杯體內(nèi)注入變壓器油,注入量要足夠保證整個(gè)電極桿及電極頭完全浸沒油樣里,注入過程中,注意消除樣品板上下表面的氣泡;將電極杯放置于試驗(yàn)電極箱的油箱內(nèi),半球面電極頭與油箱的低壓導(dǎo)電桿相連,低壓導(dǎo)電桿與地線相連,半圓錐面電極頭與油箱的高壓導(dǎo)電桿相連,高壓導(dǎo)電桿通過分壓器、保證電阻與高壓發(fā)生器相連,在油箱中注入絕緣液體,整個(gè)電極杯完全浸沒,用于電極杯的外絕緣,蓋上油箱蓋后,進(jìn)行沿面擊穿測(cè)試。
【IPC分類】G01R31-12
【公開號(hào)】CN104635118
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310552180
【發(fā)明人】于會(huì)民, 張培恒, 馬書杰, 張綺, 王鵬, 王會(huì)娟, 郭春梅
【申請(qǐng)人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月8日