变压器油的击穿电压.doc

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1、变压器油的击穿电压将电压施加于绝缘油时，随着电压增加，通过油的电流剧增，使之完全丧失所固有的绝缘性能而变成导体，这种现象称为绝缘油的击穿。绝缘油发生击穿时的临界电压值，称为击穿电压，此时的电场强度，称为油的绝缘强度，表明绝缘油抵抗电场的能力。击穿电压U(kV)和绝缘强度E(kV/cm)的关系为E=U/d(2-26)式中d-电极间距离(cm)。纯净绝缘油与通常含有杂质的绝缘油具有不同的击穿机理。前者的击穿是由于游离所引起，可用气体电介质击穿的机理来解释，即在高电场强度下，油分子碰撞游离成正离子和电子，进而形成了电子崩。电子崩向阳极发展，而

2、积累的正电荷则聚集在阴极附近，最后形成一个具有高电导的通道，导致绝缘油的击穿。通常绝缘油总是或多或少含有杂质，在这种情况下，杂质是造成绝缘油击穿的主要原因。油中水滴、纤维和其他机械杂质的介电系数ε比油的要大得多（纤维的ε=7，水的ε=80，而变压器油的ε≈2.3），因此在电场作用下，杂质将被吸引到电场强度较大的区域，在电极间构成杂质“小桥”，从而使油的击穿强度降低。如杂质足够多，则还能构成贯通电极间隙的“小桥”，流过较大的泄漏电流，使之强烈发热，并使油和水局部沸腾和气化，结果击穿就沿此“气桥”而发生。下面分别分析影响绝缘油击穿电压的各主

3、要因素。(1)测量绝缘油击穿强度时采用的电极材料、电极形状和电极面积对油的绝缘强度有影响。根据试验数据得知，在同样的试验条件下，不同电极材料测量的同种油样绝缘强度的排列顺序为Fe<黄铜

4、，而不是黄铜（铜锌合金）。研究这两种材料制造的标准电极测得的变压器油绝缘强度如表2-24所示。可以看出，纯铜电极的测得值比黄铜电极的测得值高，二者相差不超过10%～15%。因此可以说，采用黄铜电极比用纯铜电极的试验条件更严格。表2-24电极材料对油绝缘强度的影响此外，电极形状、电极尺寸、电极之间的距离以及油杯的形状和容量都对击穿电压有影响。研究表明，球形电极对油质最敏感；其次是平板式电极；而一种所谓“台阶式塔形电极”，由于建立起的电场极不均匀，所以几乎看不出油质污染对绝缘强度的影响。圆盘电极边缘若不是圆弧而是存在尖锐的棱角，则对绝缘强度

5、有很大影响，这是由于油中极性杂质将被吸引到这些局部高场强的地方，从而减轻了油的不均匀性。因此，电极边缘有棱角时，受潮油的绝缘强度总是比均匀电场时偏高。当电极之间的距离足够小时，油的绝缘强度随电极面积的增加而减小，但是当电极间距离大于1mm时，这种依赖关系就不存在了。电极间距离对油绝缘强度的影响如图2-43和图2-44所示。电极间距离、电极形状和尺寸的影响实际上是电场均匀性的影响，因此电极和油杯的设计要保证电场的均匀性和油中杂质的均匀分布，而在油第一次击穿后所产生的残炭要有足够自净时间，不致影响同一油样后来的击穿电压测量。(2)施加电压的

6、频率和加压速度都对油的绝缘强度有影响。表2-25列出了频率对油绝缘强度的影响。随着油纯度的提高，其绝缘强度和频率之间的依赖关系逐渐减弱。表2-25频率对油绝缘强度的影响随着施加电压的速度减缓，由于在电极之间的空间内吸引了大量的低沸点杂质，所以油的绝缘强度会有所降低。各国采用的电极形式、尺寸和电极间距离有所不同，规定的升压速度也有区别。在我国GB/T507-2002《绝缘油击穿电压测定法》中对此有明确规定。(3)油的绝缘强度和温度的关系取决于油的纯净程度。充分干燥并脱气的油，在20～120℃温度范围内，油的绝缘强度几乎没有变化。当油中含有

7、水分时，则油的绝缘强度随温度的升高而增加，并在60～80℃达到最大值。当温度继续升高时，油绝缘强度有所降低，如图2-45所示。对此的解释是：随着温度升高，油中水分因蒸发而减少会全部或部分由悬浮态转变为溶解态，故绝缘强度增高。当达到最大值后继续升高温度，油中水分和油的轻质成分气化形成气泡使绝缘强度降低。1干燥的油；2-油+0.01%水分（加热过程中测得的曲线）；3-油+0.01%水分（在冷却过程中测得的曲线）；4-油+0.05%水分（加热过程中测得的曲线）；5-油+0.1%水分（在加热过程中测得的曲线）图2-45油的绝缘强度与温度的关系(

8、4)水分对油的绝缘强度有重要影响。油是否易受潮与其化学成分和油中极性杂质的存在有关。使油绝缘强度降低的主要原因是悬浊态水，分子溶解态水对油绝缘强度的影响要小得多。油中水分对绝缘强度的影响如图2-46所示。图