高电压技术_西南交通大学6 9 1--教案4 4_W

1、4.4绝缘油性能测试本节内容4.4.1绝缘油的电气实验4.4.2油中溶解气体的气相色谱分析4.4.3绝缘油的高效液相色谱分析24.4 绝缘油性能测试在高压电气设备中，绝缘油得到了广泛的应用。如电力变压器、电力电容器、电流互感器、电压互感器（油浸）等。 排除空气 绝缘 散热油浸式变压器34.4 绝缘油性能测试我国使用较多的绝缘油就是变压器油，变压器油的变压器油的特点饱和的烷一系列特点使得其可以稳定运行。其他绝缘油：电容器油、硅油、十二烷基苯、电缆油、蓖麻油、二芳基乙烷(S油)。属烃或环烷属烃分子结构中没有双键不易被氧化不易与其他物质发生化学反应44.4 绝缘油性能测试变压器油的电气性能试验变压器

2、油的物理、化学性能试验电阻率的测量；介质损耗因数（tan） 的测量；酸值试验； 凝固点试验； 闪火点试验；介电常数的测量；粘度试验；电气强度的试验。变压器油的气相色谱分析和液相色谱分析。54.4.1 绝缘油的电气试验1、介电常数（） 、介质损耗因数（ tan ）的测量介电常数（）：介电常数又称为电容率，指在一个电容器两极板间和电极周围全部只由被试绝缘材料充满时的电容与同样电极形状的真空电容之比；介电损耗因数（ tan ）：介质损耗因数实际是绝缘介质损耗角的正切，角为损耗角；测量仪器：参考前面章节介绍的测量介质损耗因数的仪器； 测量电极：电极有圆柱形电极杯和平板电极两种。64.4.1 绝缘油的电

3、气试验测量电极系统1-绝缘层 2-高压电极 3-测量电极4-保护电极 5-温度计孔图4-15 圆柱形三端电极系统1-测量电极 2-绝缘层 3-保护电极4-高压电极 5-绝缘层图4-16 平板三端电极系统74.4.1 绝缘油的电气试验2、电气强度试验目的：用来阐明变压器油被水分和其他悬浮物质物理污染的程度。试验装置：实验装置应该有良好的接地以及保护电阻，另外变压器一次侧应有 自动跳闸的过电压保护装置。试验中电压的调节方式有很多，多为接触式调压器。试验电极油杯：试验油杯由杯体和电极两部分组成，有两种类型的油杯， 一种是球形电极油杯，另一种是球盖形电极的油杯。油杯杯体是由玻璃、塑料制成的透明容器或由

4、电工陶瓷制成的容器。电极是由磨光的铜，黄铜，青铜或不锈钢材料制成。84.4.1 绝缘油的电气试验试验过程：取油样（从底部抽取油样）将油样慢慢倒入烧杯中（尽量避免形成气泡）在油杯的两个电极上， 施加50Hz 交流电压， 按2kV/s 的速度上升， 直至变压器油发生击穿。注意： 每个试样应进行6次击穿试验，以6次击穿电压的算术平均值作为试验的电气强度； 试样倒入油杯后，应保证变压器油中无气泡方能进行试验，变压器油击穿后应用清洁干燥的玻璃棒轻轻搅动变压器油，无气泡后再进行实验； 试验时，油温应与室温相同，温度控制在15-20，试验时大气相对湿度应不高于75%。9104.4.1 绝缘油的电气试验3、绝

5、缘油的电阻率绝缘油的电阻率即体积电阻率，可看成在一个单位立方体积内的体积电阻，用其电场强度与稳态电流密度之商来度量。电阻率计算公式：r= KR(4-19)式中绝缘油的电阻率； R被测试样的电阻值； K空电极常数。上式中空电极常数可根据以空气为介质时电极杯的电容来计算：K = 0.113Ca(4-20)式中Ca空电极杯时的电容，单位为F。10本节内容4.4.1绝缘油的电气实验4.4.2油中溶解气体的气相色谱分析4.4.3绝缘油的高效液相色谱分析114.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析绝缘油中的气体类型新绝缘油溶解的气体主要是空气绝缘油出厂试验或正常运行中会混入少量H2、CO等气体， 但由于含量

6、未达到参考值， 所以一般不考虑。老化绝缘油当电器中存在局部过热、电弧放电或某些内部故障时， 绝缘油或固体绝缘材料会发生裂解， 就会产生较大量的各种烃类气体和H2、CO 、CO2等气体，称为故障特征气体。124.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析不同的绝缘物质，不同性质的故障，分解产生的气体成分是不同的。根据油中溶解气体的成鉴别分、含量及其随时间增长的规律。故障的性质、程度及其发展情况。根据国标GB/T 7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则具体步骤：将油中溶解的气体脱出送入气相色谱仪对不同气体进行分离和定量134.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析1、特征气体的组分和主次不同的故

7、障类型产生的气体类型也不相同：故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4C2H4H2C2H4油和纸过热CH4 C2H4COCO2H2 C2H4油纸绝缘中局部放电H2C2H4COC2H2C2H6CO2油中火花放电H2C2H2油中电弧H2C2H2CH4C2H4C2H6油和纸中电弧H2C2H2COCO2CH4C2H4C2H6表4-1不同故障类型产生的特征气体组分144.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析2、特征气体的含量当故障涉及到固体绝缘材料时，会引起CO和CO2含量的明显增长， 但在考察这两种气体含量时更应注意结合具体电器的结构特点(如油保护方式)、运行温度、负荷情况、运行历史等情况加以综合分

8、析。发生突发性绝缘击穿事故时，油中溶解气体中CO、CO2的含量不一定高，应结合气体继电器中的气体分析作判断。154.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析3、特征气体含量随时间的增长率产气速率有以下两种表达方式：（1）绝对产气速率g= Ci 2 - Ci1 GaDtr(4-21)式中a绝对产气速率，单位为mL/d;Ci2 第二次采样取得油中某气体的浓度，单位为L/L;Ci1 第一次采样取得油中某气体的浓度，单位为L/L;t两次取样时间间隔中实际运行时间（日），单位为d;G 本设备总油量，单位为t；油的密度，单位为t/m3。164.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析3、特征气体含量随时间的增长率（2

9、）相对产气速率g = Ci 2 - Ci1i Ci11 100%Dt(4-22)式中i 相对产气速率，单位为%/月;Ci2第二次采样取得油中某气体的浓度，单位为L/L; Ci1第一次采样取得油中某气体的浓度，单位为L/L;t 两次取样时间间隔中实际运行时间（日），单位为d;注意：相对产气速率也可以用来判断充油电气设备内部状况。总烃的 相对产气速率大于10%时，应引起注意，但对总烃起始含量很低的设备 不宜采用此判据。174.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析通过上述三步，对设备中是否存在故障做了初步探索，若初探结 果认定设备中存在故障，则下一步就要设法对故障的性质(类型)进行 判断。导则推荐采用

10、三比值法作为判断故障性质的主要方法:C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6对三组气体含量的比值进行编码（表4-4）再判断（表4-5）184.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析表4-4 三比值法的编码规则气体比值范围比值范围的编码气体比值范围比值范围的编码C2H2 C2H4CH4 H2C2H4 C2H6C2H2 C2H4CH4 H2C2H4 C2H60.1010131210.111003222194.4.2 油中溶解气体的气相色谱分析编码组合故障类型判断故障实例（参考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低温过热（低于150）绝缘导线过热，注意CO、CO2含量以及CO

11、2/CO值20低温过热(150300)分接开关接触不良，引线夹件螺钉松动或接头焊接不良。涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路和层间绝缘不良，铁芯多点接地21中温过热(300700 )0，1，22高温过热（高于700）10局部放电高湿度、高含气量引起油中低能量密度的局部放电10，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部位之间连续火花放电，分接抽头引线间油隙闪络，不同电位之间油中火花放电，悬浮电位之间火花放电20，1，2低能局部放电20，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路，相间闪络，引线对箱壳放电，线圈熔断，分接开关飞弧， 因环流引起电弧，引线对其它接地体放电20，1，2电弧放电兼过热表4-5

12、用三比值法判断故障类型20本节内容4.4.1绝缘油的电气实验4.4.2油中溶解气体的气相色谱分析4.4.3绝缘油的高效液相色谱分析214.4.3 绝缘油的高效液相色谱分析高效液相色谱法是以液体作为流动相的一种色谱分析法，它的基本概念及理论基础与气相色谱是一致的，但又有不同之处 ：（1） 流动相的不同；（2） 被测组分的扩散系数不同；（3） 液相色谱具有更高的分辨率；（4） 高效液相色谱必须借助高压泵输送流动相；（5） 液相色谱可以使用更加灵敏的湿法光度检测器。与气相色谱相比，高效液相色谱同样具有高灵敏、高效能和高速度的特点， 它的应用范围更加广泛。224.4.3 绝缘油的高效液相色谱分析在充油电气设备中，由于构成固体绝缘材料的纤维质材料的老化导致纤维素的分解而产生几种化合物，如糠醛和呋喃衍生物，呋喃衍生物大部分被吸附在纸上，而小部分溶于油中。这些物质的存在可以作为运行设备固体绝缘老化程度的诊断依据。油中糠醛的浓度存在如下的关系式：logr(C4 H3OCHO) =-1.3 +0.5t(4-23)式中(C4H3OCHO)