電氣設備的絕緣油試驗方法
電力系統(tǒng)中用油作介質(zhì)的設備包括變壓器、帶繞組的互感器等，南瑞西高其中變壓器屬于電力系統(tǒng)中*重要的和*昂貴的設備之一，也是導致電力系統(tǒng)事故*多的設備之一。變壓器在發(fā)生突發(fā)性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下將產(chǎn)生光、電、聲、熱、化學變化等一系列效應及信息。對于大型電力變壓器，目前幾乎是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機絕緣材料(紙和紙板等)在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體；變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產(chǎn)氣的速率。隨著故障的緩慢發(fā)展，裂解出來的氣體形成氣泡在油中經(jīng)過對流、擴散作用，就會不斷地溶解在油中。同一類性質(zhì)的故障，其產(chǎn)生的氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設備異常的特征量。
一、電氣強度試驗
1.電氣性能試驗的意義
絕緣油的電氣性能試驗有兩項，即電氣強度試驗和測量tgδ值。影響絕緣油電氣強度的主要因素，是油中所含的水分和雜質(zhì)。電氣強度不合格的絕緣油不能注入電氣設備。但經(jīng)過過濾處理除去其中所含的水分和雜質(zhì)后仍會變成好油。油的tgδ值反應油質(zhì)好壞的重要指標之一。絕緣油老化后，將生成大量的極性基和極性物質(zhì)，這也使油的電導和松弛極化加劇。南瑞西高因此，測定絕緣油的tgδ，無論對新油或運行中的油，都是十分必要的。
2.試驗方法
電氣強度試驗，即測量絕緣油的瞬時擊穿電壓值。試驗接線與交流耐壓試驗相同，目前國內(nèi)一般采用全自動絕緣油介電強度測試儀進行油耐壓試驗，即在絕緣油中放上一定形狀的標準試驗電極，電極間加上工頻電壓，并以一定的速率逐漸升壓，直至電極間的油隙擊穿為止。該電壓即絕緣油的擊穿電壓(KV)，或換算為擊穿強度(KV/cm)。
試驗電極，根據(jù)有關規(guī)程規(guī)定，用黃銅或不銹鋼制成，直徑為25毫米，厚4毫米，倒角半徑R為2毫米。安置電極的油杯的容量按規(guī)定應為200毫升，油杯是用瓷或玻璃制成，其幾何尺寸應能保證；①從電極到杯壁和杯底的距離應不小于15厘米；②電極至上層油面的距離應不小于電極至杯底的距離。電極面應垂直，兩電極必須平行。
3.試驗步驟及注意事項
清洗油杯
試驗前電極和油杯應先用汽油、苯或四氯化碳洗凈烘干，洗滌時用潔凈的絲絹，不可用布和棉紗。電極表面有**痕跡的不可再用。調(diào)整好電極間距離，使其保持2.5毫米。油杯上要加玻璃蓋或玻璃罩。試驗在室溫15~35℃，濕度不高于75%的條件下進行。
油樣處理
試油樣送到試驗室后，必須在不破壞原有儲藏密封的狀態(tài)下放置相當時間，直至油樣接近室溫。在油倒出前，應將儲油容器顛倒數(shù)次，使油均勻混合，并盡可能不產(chǎn)生氣泡。然后用被試油杯和電極沖洗兩、三次。再將被試油沿杯壁徐徐注入油杯中。蓋上玻璃蓋或玻璃罩，靜置10分鐘。
加壓試驗
調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電壓從零升起，升壓速度約3千伏/秒，直至油隙擊穿，南瑞西高并記錄擊穿電壓值。這樣重復試驗5次，取平均值。
擊穿時的電流限制
為了減少油擊穿后產(chǎn)生的碳粒，應將擊穿時的電流限制在5毫安左右。在每次擊穿后要對電極間的油進行充分攪拌，并靜置5分鐘后再重復試驗。
二、絕緣油tgδ值的測量
將被試油裝入tgδ值測量專用的油杯中，并接在高壓交流平衡電橋上，在工頻電壓下進行測量。
1.試驗接線和使用儀器
試驗時應按所用電橋說明書要求進行接線。目前我國使用較多的有關儀器有以下幾種。
(1)油杯。有單圓筒式、雙圓筒式及三接線柱電極式的。
(2)交流平衡電橋。 常用的國產(chǎn)電橋有QS3型或其它可測量tgδ值小于0.01%靈敏度較高的電橋。
2.試驗步驟
(1)清洗油杯。試驗前先用有機溶劑將測量油杯仔細清洗并烘干，(以防附著于電極上的任何污舞雜質(zhì)及水分潮氣等影響試驗結(jié)果。即保證空杯的tgδ值小于0.01%，才能滿足對絕緣油測試準確度的要求)。然后用被試油沖洗測量油杯兩、三次，再注入被試油，靜置10分鐘以上，待油中氣泡逸出后再進行測量。
(2)適當?shù)脑囼炿妷汉蜏囟?。試驗電壓由測量油杯電極間隙大小而定，一般應保證間隙上的電場強度為1千伏/毫米。在注油試驗前，還必須對空杯進行1. 5倍工作電壓的耐壓試驗。由于絕緣油的tgδ值很小，南瑞西高特別是電纜油和電容器油，所以要用精密度較高的西林電橋測量，以保證至少能測出0.01%的tgδ值。由于絕緣油的tgδ值隨溫度的升高而按指數(shù)規(guī)律劇增，因此除了在常溫下測量油的tgδ值外，還必須將被直油樣升溫(變壓器油要升溫至70℃，電纜油要升溫至100℃)，測量高溫下tgδ值。因為判斷油質(zhì)的好壞主要是以高溫下測得的tgδ值為準；而在低溫時，有時好油和壞油的tgδ值差別不大。又由于好油的tgδ值隨溫度升高，增長較慢；而壞油的tgδ值則隨溫度升高，增長很快。因此高溫下二者的tgδ值會差別很大，更利于區(qū)分油質(zhì)的好壞。按有關標準規(guī)定，對于變壓器油、新油和再生油升溫至70℃時的tgδ值應不大于0.5%，運行中的油70℃時的tgδ值應不大于2%，電纜油100℃時的tgδ值應不大于0.5%。
變壓器油檢測項目及試驗意義
1、外觀：檢查運行油的外觀，可以發(fā)現(xiàn)油中不溶性油泥、纖維和臟物存在。在常規(guī)試驗中，應有此項目的記載。
2、顏色：新變壓器油一般是無色或淡黃色，運行中顏色會逐漸加深，但正常情況下這種變化趨勢比較緩慢。若油品顏色急劇加深，則應調(diào)查是否設備有過負荷現(xiàn)象或過熱情況出現(xiàn)。如其他有關特性試驗項目均符合要求，可以繼續(xù)運行，但應加強監(jiān)視。
3、水分：水分是影響變壓器設備絕緣老化的重要原因之一。變壓器油和絕緣材料中含水量增加，直接導致絕緣性能下降并會促使油老化，影響設備運行的可靠性和使用壽命。對水分進行嚴格的監(jiān)督，是保證設備**運行必不可少的一個試驗項目。
4、酸值：油中所含酸性產(chǎn)物會使油的導電性增高，降低油的絕緣性能，在運行溫度較高時（如80℃以上）還會促使固體纖維質(zhì)絕緣材料老化和造成腐蝕，縮短設備使用壽命。由于油中酸值可反映出油質(zhì)的老化情況，所以加強酸值的監(jiān)督，對于采取正確的維護措施是很重要的。
5、氧化安定性：變壓器油的氧化安定性試驗是評價其使用壽命的一種重要手段。由于國產(chǎn)油氧化安定性較好，且又添加了抗氧化劑，所以通常只對新油進行此項目試驗，但對于進口油，特別是不含抗氧化劑的油，除對新油進行試驗外，在運行若干年后也應進行此項試驗，以便采取適當?shù)木S護措施，延長使用壽命。
6、擊穿電壓：變壓器油的擊穿電壓是檢驗變壓器油耐受極限電應力情況，是一項非常重要的監(jiān)督手段，通常情況下，它主要取決于被污染的程度，但當油中水分較高或含有雜質(zhì)顆粒時，對擊穿電壓影響較大。
7、介質(zhì)損耗因數(shù)：介質(zhì)損耗因數(shù)對判斷變壓器油的老化與污染程度是很敏感的。新油中所含極性雜質(zhì)少，所以介質(zhì)損耗因數(shù)也甚微小，一般僅有0.01％～0.1％數(shù)量級；但由于氧化或過熱而引起油質(zhì)老化時，或混入其他雜質(zhì)時，所生成的極性雜質(zhì)和帶電膠體物質(zhì)逐漸增多，介質(zhì)損耗因數(shù)也就會隨之增加，在油的老化產(chǎn)物甚微，用化學方法尚不能察覺時，介質(zhì)損耗因數(shù)就已能明顯的分辨出來。因此介質(zhì)損耗因數(shù)的測定是變壓器油檢驗監(jiān)督的常用手段，具有特殊的意義。
8、界面張力：油水之間界面張力的測定是檢查油中含有因老化而產(chǎn)生的可溶性極性雜質(zhì)的一種間接有效的方法。油在初期老化階段，界面張力的變化是相當迅速的，到老化中期，其變化速度也就降低。而油泥生成則明顯增加，因此，此方法也可對生成油泥的趨勢做出可靠的判斷。
9、油泥：此法是檢查運行油中尚處于溶解或膠體狀態(tài)下在加入正庚烷時，可以從油中沉析出來的油泥沉積物。由于油泥在新油和老化油中的溶解度不同，當老化油中滲入新油時，油泥便會沉析出來，油泥的沉積將會影響設備的散熱性能，同時還對固體絕緣材料和金屬造成嚴重的腐蝕，導致絕緣性能下降，危害性較大，因此，以大于5％的比例混油時，必須進行油泥析出試驗。
10、閃點：閃點對運行油的監(jiān)督是必不可少的項目。閃點降低表示油中有揮發(fā)性可燃氣體產(chǎn)生；這些可燃氣體往往是由于電氣設備局部過熱，電弧放電造成絕緣油在高溫下熱裂解而產(chǎn)生的。通過閃點的測定可以及時發(fā)現(xiàn)設備的故障。同時對新充入設備及檢修處理后的變壓器油來說，測定閃點也可防止或發(fā)現(xiàn)是否混入了輕質(zhì)餾份的油品，從而保障設備的**運行。
11、油中氣體組分含量：油中可燃氣體一般都是由于設備的局部過熱或放電分解而產(chǎn)生的。產(chǎn)生可燃氣體的原因如不及時查明和消除，對設備的**運行是十分危險的。因此采用氣相色譜法測定油中氣體組分，對于消除變壓器的潛伏性故障是十分有效的。該項目是變壓器油運行監(jiān)督中一項必不可少的檢測內(nèi)容
12、水溶性酸：變壓器油在氧化初級階段一般易生成低分子有機酸，如甲酸、乙酸等，因為這些酸的水溶性較好，當油中水溶性酸含量增加（即pH值降低），油中又含有水時，會使固體絕緣材料和金屬產(chǎn)生腐蝕，并降低電氣設備的絕緣性能，縮短設備的使用壽命。
13、凝點：根據(jù)我國的氣候條件，變壓器油是按低溫性能劃分牌號。如10、25、45三種牌號系指凝點分別為-10、-25、-45℃。所以對新油的驗收以及不同牌號油的混用，凝點的測定是必要的。
14、體積電阻率：變壓器油的體積電阻率同介質(zhì)損耗因數(shù)一樣，可以判斷變壓器油的老化程度與污染程度。油中的水分、污染雜質(zhì)和酸性產(chǎn)物均可影響電阻率的降低.
絕緣油能擊穿電壓
擊穿電壓也是評定絕緣油電氣性能的一項指標，可用來判斷絕緣油含水和其他懸浮物污染的程度，以及對注入設備前油品干燥和過濾程度的檢驗。對清凈干燥的油施加一個逐漸升高的電壓時，在電壓的負極端會發(fā)射擊電子，當電子具有足夠能量時，可以使油分子微化離解，于是整個離解過程隨電壓升高而加強，當達到某一個電壓后，會產(chǎn)生大量傳導電流而形成電弧，這種現(xiàn)象被稱為擊穿。擊穿時的電壓被稱為擊穿電壓。若油中有水或固體物存在時，則會使擊穿電壓變小，這是由于水和固體物的導電性均比油大之緣故。運行中油的擊穿電壓低是變壓器工作危險的信號。對于變壓器油國內(nèi)、國外標準中規(guī)定擊穿電壓一般在40-50kV，高的達60kV甚至更多。