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电力系统中为何使用油来做绝缘介质

作者: 浏览:903 时间:2021-08-17

电力系统中用油作介质的设备包括变压器、带绕组的互感器等,其中变压器属于电力系统中重要的和昂贵的设备之一,也是导致电力系统事故多的设备之一。突发性事故发生前,变压器绝缘的劣化和潜伏性故障在工作电压下会产生光、电、声、热、化学等一系列效应和信息。大容量的电力变压器,目前几乎是靠油来绝缘和散热,而变压器油和油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)会在工作电压下,由于各种因素的作用,如电、热、氧化、局部电弧等,就会渐渐变质,裂解成低分子气体;变压器内部存在潜伏性过热或放电故障,又会加速产气速度。随著故障缓慢发展,裂解出的气态气泡在油中发生对流、扩散作用,将在油品中不断溶解。当变压器发生同一种故障时,其所产生气体的成分和含量在一定程度上反映了变压器绝缘老化或故障的程度,可作为电气设备异常的特征。

一、电气强度试验

1.电性能测试的重要性。

绝缘油的电性能试验分为两种,即电强度试验和tgδ测定。对绝缘油电气强度影响的是油中的水份和杂质。电强度不合格的绝缘油不能注入电力设备。但是经过过滤解决去除其中的水份和杂质,仍然能变成高品质的油品。原油tgδ值是反映油质优劣的一个重要指标。在老化后的绝缘油中,会产生大量极性基和极性化学物质,使油的电导率和松驰电极化程度加剧。所以,测定绝缘油的tgδ,无论对于新油还是在运行中,都是必须的。

2.电气试验方法。

电强度测试,即测量绝缘油瞬间击穿电压值。测试接线与交流耐压试验相同,目前国内通常采用自动式绝缘油介强度测试仪进行耐油试验,即在绝缘油中放置一定形状的标准试验电极,在电极间加工频电压,并以一定的速度渐渐变压,直至电极间的油隙击穿为止。这个电压是绝缘油的击穿电压(KV),也就是击穿强度(KV/cm)。

按照有关程序,用黄铜或不锈钢制作的试验电极,直径25毫米,厚4毫米,R的倒角半径为2毫米。放置电极的油杯容量按规定为200毫升,油杯为瓷杯或玻璃杯,其几何尺寸能保证;①电极与杯壁与杯底的距离不小于15厘米;②电极与杯底的距离不小于15厘米;②电极与杯底的距离不小于电极与杯底的距离。焊条表面应该垂直,两电极必须平行。

3.测试步骤和注意事项。

清洁油杯。

在测试前用汽油、苯或四氯化碳清洗干净,清洗时使用洁净的丝绢,不可使用布和棉纱。有烧痕的电极表面不能再使用。调节好电极间距,保持在2.5毫米以内。在油杯上安装一个玻璃罩或玻璃罩。实验在室温15~35℃,湿度不超过75%的条件下进行。

油样品解决

试油样品送到试验室后,必须在不破坏原储层密封的条件下放置相当长的时间,直到油样接近室温。储油罐倒转几次,使油品混合均匀,尽量不产生气泡。再用试油杯和电极冲洗两三次。然后把被试油沿杯壁徐徐注入油杯。用玻璃或玻璃罩盖住,静置10分钟。

压力测试。

调整调节器使电压从零上升,提升速度约为3千伏/秒,直至油隙击穿,记录击穿电压值。以此为平均数重复试验5次。

冲击电流限制值。

为降低油击穿后产生的碳粒,应将击穿电流限制在大约5毫安。每一次击穿后,要充分搅拌电极间的油液,并静置5分钟后,重复测试。

二、测量绝缘油的tgδ值。

在测量特制的tgδ值时,将被试油装入油杯,接在高压交流平衡电桥上,在工频电压下测量。

1.测试线路和使用仪器。

测试时,应按照所用的电桥说明书进行连接。现在国内相关仪器的应用比较多,如下。

(1)油杯。可分为单圆筒、双圆筒和三连接柱电极型。

(2)交流平衡电桥。常见国产电桥有QS3型或其他电桥,可测量tgδ值小于0.01%、灵敏度较高。

2.测试步骤。

(1)清洁油杯。在测试之前,使用有机溶剂仔细清洗和干燥测量过的油杯(以防任何附着在电极上的杂质和湿气等影响测试结果。也就是,保证空杯的tgδ值小于0.01%,才能满足对绝缘油检测精度的要求)。接着用被试油冲洗测量杯二、三次,然后注入被试油10分钟以上,待油中气泡散出后再进行测量。

(2)合适的测试电压和温度。测试电压由油杯电极间隙大小来确定,通常应保证间隙内的电场强度为1KV/毫米。注油试验前,还要进行空杯耐压1.5倍的试验。因为绝缘油的tgδ值很小,尤其是电缆油和电容器油,要用高精密度的西林电桥测量,以保证至少能测得0.01%的tgδ值。因为绝热油的tgδ值随着温度的升高呈指数上升趋势,所以除了在常温下测量油的tgδ值外,还要对被直油样进行加热(变压器油要升温至70℃,电缆油要升温至100℃),测量高温下tgδ值。由于判断油质的好坏,主要是根据在高温下测得的tgδ值来计算,而在低温下,好油与坏油的tgδ值有时差别很小。并且,随着温度的升高,好油的tgδ值增长速度变慢,而坏油的tgδ值随温度的升高迅速增长。所以高温下两者的tgδ值会有很大差异,更有利于区分油性的优劣。按照相关标准规定,当变压器油、新油、再生油温度升高到70℃时,tgδ值不得超过0.5%,在运转油70℃时,电缆油的tgδ值应不大于2%,电缆油在100℃时不大于0.5%。