变压器油的击穿电压
高电压技术：3.3 固体电介质的击穿
（2）热击穿的理论分析
– 电介质发热曲线1,2,3对应于电压U 1＞U 2＞U 3 – 直线4表示固体介质中最高温度大于周围环境温度t0时,散
出的热量Q与介质中最高温度tm的关系 – 曲线1: 发热永远大于散热,介质温度t不断升高,在U1下最终
发生热击穿. – 曲线3:
t≤ta时,不发生热击穿,介质温度升高最终稳定到ta,ta称为稳 定热平衡点; t>tb时,类似曲线1,发生热击穿; t=tb时,发热=散热,介质温度不上升,但是一旦稍有扰动,温度 升高,则介质升温直至热击穿,tb称为不稳定热平衡点; ta<t<tb,不发生热击穿,介质温度最终将稳定在ta. – 曲线2与直线4相切,U2为临界击穿电压,tk为临界击穿温度.
发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶格结构，使电导增 大而导致击穿。
（2）、电击穿理论的分类
➢以碰撞电离开始作为击穿判据。称这类理论为碰撞电离理 论，或称本征电击穿理论。 ➢以碰撞电离开始后，电子数倍增到一定数值，足以破坏电 介质结构作为击穿判据。称这类理论为雪崩击穿理论。
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• 本征击穿理论：在某一场强值内，电场作用下单位 时间内电子获得的能量和电子碰撞损失的能量平衡， 当场强增加到使平衡破坏时，碰撞电离过程便立即 发生
• 电子崩击穿理论：当上述平衡破坏后， 电子整体 上得到加速，与晶格产生碰撞电离，反复碰撞形成 电子崩，电场作用下给电子注入能量激增，导致介 质结构 破坏，称之为电子崩击穿理论
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（3）特点：
a.击穿场强高（5—15MV/cm）； b.电压作用时间短，作用时间越短，击穿电压越高， b.电介质发热不显著，击穿电压与环境温度无关； c.电场均匀程度对击穿电压有显著影响。
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• 表面漏电起痕与电蚀损
变压器油质的检测
变压器油质的检测1、油质检测的内容1）取样。
首先应保证取油样的器具必须清洁、干燥。
清洗方法要严格按取样方法标准中有关规定执行。
取样前要将储油容器的取样口认真擦洗干净，取样时，应利用初取样之油将器具冲洗一遍。
开始取样，要放掉采样死区的油，整个取样过程，要防止油样受外界污染，防止空气、水分侵入，油样要避光保存。
取样时，要排净取样器具内的残余空气，油样进入取样器时要防止产生气泡。
油样采集后应及时试验，若不能及时试验，油样要密封避光保存；油中溶解气体分析油样不得超过四天，水分测定油样不得超过十天。
容器内油面要留有一定的空隙，油受热有膨胀的余地。
在运送过程中，要防止油样摇幌。
2）外观检测。
用目测，将油样置于100mL量筒内，在20±5℃下观察，油样呈透明，无悬浮和机械杂质为合格；纯净的变压器油应是淡黄而略带微蓝色，清澈、透明、无可见的悬浮物和机械杂质等任何异物。
若油存在弥散状态水分时，将失去应有的透明度，颜色也会由黄变白。
油若老化，随着老化的程度不同，油逐渐变深、变暗。
逐渐失去透明，以致出现絮状物和油泥。
3）理化性能的检测⑴酸值与水溶性酸。
新油几乎不含酸性物质，其酸值常为0；PH值在6~7之间。
运行中的变压器油的酸值要求≤0.1;水溶性酸PH值要求≥4.2。
长期贮存的、特别是长期运行的变压器油，由于吸收了空气中的氧，并与之化合而产生各种有机酸和酚类以及胶状油泥，这些酸性物质会提高油的导电性，降低油的绝缘性能，在高温运行条件下还会促使纤维材料老化，缩短变压器的使用寿命。
⑵闪点。
闪点降低，表示油中有挥发性可燃物质产生，这些低分子碳氢化合物，是局部放电等故障造成过热，油在高温下裂解生成的。
测定油的闪点，还可发现油中是否混入轻质馏份的油品，预试规程中规定变压器油的闪点≥135℃。
但运中的油闪点已不作常规检验项目。
⑶水分。
变压器有一定的亲水性。
它会从空气中汲收水分，而油中水分含量是影响绝缘性能的重要因素。
研究变压器油击穿电压实验问题
研究变压器油击穿电压实验问题发表时间：2018-06-25T16:17:29.043Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：孙军红邱世林[导读] 摘要：为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性，使用一种三电极模型，在不同间隙和温度下，对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究。
(国网山东省电力公司莱州市供电公司山东莱州 261411) 摘要：为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性，使用一种三电极模型，在不同间隙和温度下，对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究。
本文针对传统液体电导理论不能对实验结果进行解释的问题，提出一种离子运动模型，分析了反转电压下电流和电场变化，得到的电流和电场畸变引起击穿的特点与实验结果相一致，证明了该模型的正确性。
关键词：变压器；油击穿；电压实验；问题在交流电场下，变压器油纸绝缘电压一般按照电容分布；直流电压下，一般按照电阻分布。
在极性反转电压下，既有长时间的直流电压维持，又有极性反转的过程，因此，电压分布关系要相对复杂。
有必要对变压器绝缘在该电压下的击穿特性和击穿机理进行深入研究。
1实验方法1.1实验模型实验模型如图1所示，包括高压电极、低压电极、屏蔽电极和绝缘支撑。
高低压电极的直径为90mm，导角的半径为15 mm，高度为50mm。
屏蔽与低压电极间隙为2mm，高度为20mm避免了绝缘支架漏电流对电流测量的影响。
电流测量在低压电极与屏蔽之间通过屏蔽电缆引出来获得。
实验模型放置在一个绝缘筒油箱中，其中充满被实验的变压器油，高低压电极之间的油隙为试样。
1. 2实验装置实验装置如图2所示，包括正极性直流高压发生器、负极性直流高压发生器、保护电阻、烘箱、实验模型和微安表。
极性反转靠正负极性直流高压发生器之间的转换开关控制。
1. 3实验过程变压器油试品首先经过脱水、脱气处理，使含水量小于l0ppm，交流击穿电压大于60kV ，90℃时介质损耗小于0.4%，可以看成工程纯净变压器油。
变压器油的试验项目和要求
变压器油的试验项目和要求绝缘油和六氟化硫气体变压器油的试验项目和要求13.1.1 新变压器油的验收，应按GB2536或SH0040的规定。
13.1.2 运行中变压器油的试验项目和要求见表36，试验周期如下：a)300kV和500kV变压器、电抗器油，试验周期为1年的项目有序号1、2、3、5、6、7、8、9、10；b)66～220kV变压器、电抗器和1000kVA及以上所、厂用变压器油，试验周期为1年的项目有序号1、2、3、6，必要时试验的项目有5、8、9；c)35kV及以下变压器油试验周期为3年的项目有序号6；d)新变压器、电抗器投运前、大修后油试验项目有序号1、2、3、4、5、6、7、8、9(对330、500kV的设备增加序号10)；e)互感器、套管油的试验结合油中溶解气体色谱分析试验进行，项目按第7、9章有关规定；f)序号11项目在必要时进行。
13.1.3 设备和运行条件的不同，会导致油质老化速度不同，当主要设备用油的pH值接近4.4或颜色骤然变深，其它指标接近允许值或不合格时，应缩短试验周期，增加试验项目，必要时采取处理措施。
表 36 变压器油的试验项目和要求序号项目要求说明投入运行前的油运行油1外观透明、无杂质或悬浮物将油样注入试管中冷却至5℃在光线充足的地方观察2水溶性酸pH值≥5.4≥4.2按GB7598进行试验3酸值mgKOH/g ≤0.03≤0.1按GB264或GB7599进行试验4闪点(闭口)℃≥140(10号、25号油)≥135(45号油)1)不应比左栏要求低5℃2)不应比上次测定值低5℃按GB261进行试验5水分mg/L66～110kV ≤20220kV ≤15330～500kV ≤1066～110kV ≤35220kV ≤25330～500kV ≤15运行中设备，测量时应注意温度的影响，尽量在顶层油温高于50℃时采样，按GB7600或GB7601进行试验6击穿电压kV15kV以下≥3015～35kV ≥3566～220kV ≥40330kV ≥5015kV以下≥2515～35kV ≥3066～220kV ≥35330kV ≥45500kV ≥50按GB/T507和DL/T429.9方法进行试验500kV ≥60 7界面张力(25℃) mN/m ≥35≥19按GB/T6541进行试验8tgδ(90℃)%330kV及以下≤1500kV ≤0.7300kV及以下≤4500kV ≤2按GB5654进行试验9体积电阻率(90℃)Ω·m ≥6×1010500kV≥1×1010330kV及以下≥3×109按DL/T421或GB5654进行试验10油中含气量(体积分数)% 330kV500kV) ≤1一般不大于3按DL/T423或DL/T450进行试验11油泥与沉淀物(质量分数)%—一般不大于0.02按GB/T511试验，若只测定油泥含量，试验最后采用乙醇—苯(1∶4)将油泥洗于恒重容器中，称重12油中溶解气体色谱分析变压器、电抗器见第6章互感器见第7章套管见第9章电力电缆见第11章取样、试验和判断方法分别按GB7597、SD304和GB7252的规定进行注：1.对全密封式设备如互感器，不易取样或补充油，应根据具体情况决定是否采样；2.有载调压开关用的变压器油的试验项目、周期和要求按制造厂规定。
变压器油的性能变压器油的性能指标及验收标准
变压器油的性能指标及验收标准一．物理性能1．界面张力：界面张力是指油品与不相容的另一相（水）的界面上产生的张力。
界面张力对反应油质劣化产物和从固体绝缘材料中产生的可溶性极性杂质十分敏感，由在老化初期阶段，界面张力的变化是相当迅速的，到老化中期，其变化速度也降低，而油泥生成则明显增加。
因此，通过界面张力的大小，可以反应出新油的纯净程度和运行由的老化状况。
纯净变压器油与水的界面张力约为40~50mN m，而老化油与水的界面张力则较低，一般在25~35mN m左右，待油的界面张力降至19mN以下时，油中就会有油泥析出2．闪点：闪点是变压器油使用中的重要的安全指标，它可鉴定油品发生火灾的危险性。
闪点降低表示油中有挥发性可燃气体产生，这些可燃气体往往是由于电气设备局部过热，电弧放电造成绝缘油在高温下裂解而产生的。
一般在不影响油的其他指标（黏度，密度）的情况下，闪点越高越好。
3．凝点（倾点）：凝点和倾点都是表征油品低温流动性的指标。
凝点是指液体油品在一定条件下，失去流动性的最高温度。
而倾点则是油品在一定条件下，能够流动的最低温度。
变压器油的低凝点与倾点对变压器油的应用具有非常重要的意。
如变压器凝点（倾点）低，则可在较低的环境温度下保持低黏度，而保证运行变压器内部的正常循环，确保绝缘和冷却效果。
其黏度随温度的下降而上升，直到成为半固体，此时油的冷却效果几乎为零，因此，对于在寒带运行的变压器来说，油品必须有较低的倾点。
4．黏度：油品的黏度对变压器的冷却效果有着密切的关系，黏度越低，油品的流动性越好，冷却效果也越好。
此外，低粘度有助于变压器油穿过窄油道，浸渍绝缘层，在绕组中充分循环。
5．密度：单位体积油品的质量成为油品的密度。
其单位为3kg cm，密度受温度影g或3响较大，因此使用时应注明温度。
我国统一规定，石油及其产品在20℃时的密度称为标准密度。
为了避免在寒冷的气候条件下，由于变压器油含水量较多而可能出现的浮水现象，变压器油的密度应不大于30.895g cm，通常情况下，变压器油的密度为30.8~0.9g cm。
浅析影响变压器油击穿电压的主要因素蓝龙彪刘志远曹任品吴东昌谢崎谢华强
浅析影响变压器油击穿电压的主要因素蓝龙彪刘志远曹任品吴东昌谢崎谢华强发布时间：2023-05-31T02:36:57.006Z 来源：《中国电业与能源》2023年6期作者：蓝龙彪刘志远曹任品吴东昌谢崎谢华强[导读] 击穿电压表征变压器油的绝缘性能，是变压器油重要的电气性能之一。
本文介绍了影响变压器油击穿电压的因素，通过分析比较得出水含量、杂质以及环境温度和湿度是影响变压器油击穿电压主要因素的结论，提出了改善变压器油击穿电压性能的建议。
桂林赛盟检测技术有限公司广西桂林 541004摘要：击穿电压表征变压器油的绝缘性能，是变压器油重要的电气性能之一。
本文介绍了影响变压器油击穿电压的因素，通过分析比较得出水含量、杂质以及环境温度和湿度是影响变压器油击穿电压主要因素的结论，提出了改善变压器油击穿电压性能的建议。
关键词：变压器油；击穿电压；影响因素1.引言变压器油在电力变压器的运行过程中主要是起到绝缘和冷却的作用，因此变压器油在电力变压器的运行中必须具有一定的电气绝缘强度。
为确保电力变压器能够安全可靠运行，除对运行中的电力变压器油采取保护措置来防止油的过早老化外，另对新安装的电力变压器，还应在新投入运行之前进行取油样试验。
电力电压器油的击穿电压是电力变压器众多油试验中非常重要的检测项目，因此分析变压器油的击穿电压影响因素具有重要意义。
2.变压器油击穿电压试验概述击穿电压是检测绝缘油被污染程度的一种有效表征手段。
油中主要污染物包括杂质、游离水、气泡等。
这些油中的杂质和溶解于油并与油分子紧密结合的水分子，在纯净的油分子远未在电极之间极化和电离之前，就沿电场强度方向排列、聚集，进而电离形成微小通路，即所谓“小桥”，小桥通路连接贯穿两极，导致油迅速被击穿。
目前，变压器油击穿电压检测，执行标准是GB/T507-2002《绝缘油击穿电压测定法》。
2.1击穿理论对液体介质施加电压，当电压达一定值时，液体中因强场发射等原因产生的电子，在电场中被加速，与液体分子发生碰撞电离，见图1图1 击穿电压检测原理2.2小桥理论液体中的杂质在电场力的作用下，在电场方向定向，并逐渐沿电力线方向排列成杂质的“小桥”，由于水和纤维的介电常数比油的介电常数大得多，从而这些杂质容易极化并在电场方向定向排列成小桥，小桥连接贯穿两极，导致油迅速被击穿，见图2。
变压器油检测技术标准
变压器油检测技术标准变压器油检测项目（1）凝固点；（2）含水量；（3）界面张力；（4）酸值；（5）水溶性酸碱度；（6）击穿电压；（7）闪点；（8）体积电阻率；（9）介损（10）色谱分析（11）绝缘油中糠醛含量分析变压器油的检测项目及试验意义1、外观：检查运行油的外观，可以发现油中不溶性油泥、纤维和脏物存在。
在常规试验中，应有此项目的记载。
2、颜色：新变压器油一般是无色或淡黄色，运行中颜色会逐渐加深，但正常情况下这种变化趋势比较缓慢。
若油品颜色急剧加深，则应调查是否设备有过负荷现象或过热情况出现。
如其他有关特性试验项目均符合要求，可以继续运行，但应加强监视。
34所以加5678、9510的故障。
同时对新充入设备及检修处理后的变压器油来说，测定闪点也可防止或发现是否混入了轻质馏份的油品，从而保障设备的安全运行。
11、油中气体组分含量：油中可燃气体一般都是由于设备的局部过热或放电分解而产生的。
产生可燃气体的原因如不及时查明和消除，对设备的安全运行是十分危险的。
因此采用气相色谱法测定油中气体组分，对于消除变压器的潜伏性故障是十分有效的。
该项目是变压器油运行监督中一项必不可少的检测内容12、水溶性酸：变压器油在氧化初级阶段一般易生成低分子有机酸，如甲酸、乙酸等，因为这些酸的水溶性较好，当油中水溶性酸含量增加（即pH值降低），油中又含有水时，会使固体绝缘材料和金属产生腐蚀，并降低电气设备的绝缘性能，缩短设备的使用寿命。
13、凝点：根据我国的气候条件，变压器油是按低温性能划分牌号。
如10、25、45三种牌号系指凝点分别为-10、-25、-45℃。
所以对新油的验收以及不同牌号油的混用，凝点的测定是必要的。
14、体积电阻率：变压器油的体积电阻率同介质损耗因数一样，可以判断变压器油的老化程度与污染程度。
油中的水分、污染杂质和酸性产物均可影响电阻率的降低。
变压器油的标准
变压器油的标准：变压器绝缘油的惯例试验项目(物理－－化学性质的项目)1》在 20/40 ℃时℃比重不超出0.895( 新油 )。
2》在 50 ℃时粘度 (思格勒 )不超出 1.8( 新油 )。
3》闪光点 (℃)不低于 135( 运转中的油不比新油降低5℃以上 )。
4》凝结点 (℃)不高于 -25( 在月均匀最低气温不低于 -10 ℃的地域，如无凝结点为 -25 ℃的绝缘油时，同意使用凝结点为 -10 ℃的油 )。
5》机械混淆物无。
6》游离碳无。
7》灰分不超出 (%)0.005( 运转中的油 0.01) 。
8》活性硫无。
9》酸价 (KOH 毫克 /克油 )不超出 0.05( 运转中的油 0.4) 。
10》钠试验的等级为2。
11》平定性： <1> 氧化后的酸价不大于0.35 。
<2> 氧化后积淀物含量 (%)0.1 。
12》电气绝缘强度 (标准空隙的击穿电压 )不低于 (KV) ：<1> 用于 35KV 及以上的变压器(40)。
<2> 用于 6～35KV 的变压器 (30) 。
<3> 用于 6KV 以下的变压器 (25) 。
13》溶解于水的酸或殓无。
14》水分无。
15》在 +5℃时的透明度 (盛于试管内 )透明。
16》tg δ和体积电阻( 假如浸油后的变压器tg δ和C2/C50值增高则应进行丈量)tg δ不超出 (%)在 20℃时为 1( 运转中为 2) ，在 70℃时为 4( 运转中为 7) ，体积电阻 ( 无规定值但应与最低值进行比较 ) 。
绝缘油和SF6 气体 gb5015020.0.1 绝缘油的试验项目及标准，应切合表的规定。
表 20.0.1 绝缘油的试验项目及标准序号项目标准说明1 外状透明，无杂质或悬浮物外观目视按《运转中变压器油、汽轮2 水溶性酸 (pH＞机油水溶性酸测定法 ( 比色值 ) 法) 》GB/T 7598 中的相关要求进行试验按《运转中变压器油、汽轮3 酸值， mgKOH/g ≤机油水溶性酸测定法 (BTB) 法) 》GB/T 7599 的相关要求进行试验4 闪点(闭不低DB-10 DB-25 DB-45 按 GB261中的相关要求进行口)( ℃) 于140 140 135 试验500kV：≤ 10 按《运转中变压器油水分测5 水分 (mg/L) 200kV～300kV：≤ 15 定法(气相色谱法)》110kV 及以下电压等级：≤GB/T7601 中的相关要求进20界面张力6≥ 35(25 ℃ ), mN/m90 ℃时，介质消耗因数7注入电气设施前≤ tan δ(%)注入电气设施后≤500kV：≥ 60kV330kV：≥ 50kV8击穿电压60～ 220kV：≥ 40kV35kV 及以下电压等级：≥35kV9 体积电阻率≥6×1010(90 ℃)( Ω·m)油中含肚量 (%)10330～500kV：≤ 1 ( 体积分数 )油泥与积淀物11 ( %)( 质量分≤数 )油中溶解气体12 组分含量色谱见相关章节剖析行试验按《石油产品油对水界面张力测定法 ( 圆环法 ) 》 GB/T 6541 中的相关要求进行试验按《液体绝缘资料工频相对介电常数、介质消耗因数和体积电阻率的丈量》 GB/T 5654 中的相关要求进行试验1 按《绝缘油击穿电压测定法》GB/T 507 或《电力系统油质试验方法绝缘油介电强度测定法》DL/T429 中的相关要求进行试验2油样应取自被试设施3该指标为平板电极测定值，其余电极可按《运转中变压器油质量标准》GB/T 7595 及《绝缘油击穿电压测定法》 GB/T 507 中的相关要求进行试验4对注入设施的新油均不该低于本标准按《液体绝缘资料工频相对介电常数、介质消耗因数和何种电阻率的丈量》 GB/T 5654 或《绝缘油体积电阻率测定法》 DL/T421 中的相关要求进行试验按《绝缘油中含肚量测定真空压差法》DL/T423 或《绝缘油中含肚量的测定方法(二氧化碳洗脱法)》DL/T450 中的相关要求进行试验按《石油产品和增添剂机械杂质测定法(重量法)》GB/T511 中的相关要求进行试验按《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》GB/T17623 或《变压器油中溶解气体剖析和判断导则》GB/T7252 及《变压器油中溶解气体剖析和判断导则》DL/T 722中的相关要求进行试验新油查收及充油电气设施的绝缘油试验分类，应切合表表电气设施绝缘油试验分类的规定。
高压电气预防性试验的规程及内容
高压试验规程及试验内容高压试验是高电压技术的基础与关键。
任何高压电力设备都要进行高压试验，否则不能投入电力线路运行。
即使是经过试验已投入运行的设备，为了安全，正常的供电还要进行经常性的预防性试验。
预防性试验是运行部门保证设备安全运行的重要措施。
通过试验，掌握电气设备绝缘的情况，及早发现缺陷，从而进行相应的维护与检修，防止运行中设备在工作电压或过电压作用下突然击穿造成的停电甚至发生严重损坏设备的事故。
根据我厂具体情况，需要做相应试验的有以下几项：一：变压器，具体试验项目有：1、变压器绝缘电阻的测量（试验前、打耐压前进行），用2500V摇表测量，2、变压器直流电阻的测量，采用电桥（双臂，我厂现有QF—44电桥）分别对变压器高压侧1、２、３档及低压侧进行测量，3、变压器油的击穿电压试验（此项进行3次取其平均值）4、变压器耐压试验（要求打压工频电压30KV,1分钟）。
5、必要时须进行吊芯检查。
（吊芯检查的程序另符）6、变压器试验周期老规程为两年一次。
二：电力电缆试验，具体项目有：1、绝缘电阻的测量。
在直流耐压试验之前进行。
相间绝缘，用2500V摇表摇测1分钟。
2、工频电压的试验，打试验电压为50KV,每10KV做记录，升至50KV,加压时间5min,不击穿，泄漏电流50/uA以下。
(以上为老规程，新规程YJV电缆无)3、试验周期1—3年一次。
三：电气设备试验：具体项目有：（高压开关柜）１、绝缘电阻测量（包括母线，断路器，互感器绝缘子相间与地的测量。
２、打压试验，（包括母线、互感器，断路器、绝缘子）。
（老规程：母线、绝缘子42KV,1分钟，断路器、互感器，38KV,1分钟）３、试验周期1—3年一次。
四：继电器调试：具体项目有：１、检查转盘、齿轮、接点等机械部分是否良好。
２、进行始动电流、定值电流、跳闸电流、速断电流的整定，并做好记录。
３、进行断路器定值跳闸试验。
（分合闸、跳闸两项）４、试验周期一年一次。
（老规程）五：接地极接地电阻测量：用专用摇表测量，阻值在１欧姆以下，试验周期一年一次。
变压器油的击穿电压
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£比油的要大得多（纤维的£ =7,水的£ =80,而变压器油的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。
F面分别分析影响绝缘油击穿电压的各主要因素。
（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尸6<黄铜<P bvCuvAlvAuvZ nvAg即采用铁电极测得值最低，而采用银电极的测得值最高。
若按金属的导热性排序，则可得到排列顺序为P b<Fe黄铜vZnvAl<Au<Cu<Ag可以看出，除个别例外，大体上绝缘强度是随电极金属导热性增加而提高的。
通常是用黄铜而不是用紫铜来制造电极，因为紫铜容易在表面上生成一层氧化膜；而在变压器中实际采用的材料却是纯铜（紫铜）而不是黄铜（铜锌合金）。
变压器油试验与取样
变压器油试验与取样摘要：本文介绍了变压器中大量使用的绝缘油的试验项目：击穿电压和介质损失因数，并且对试验结果的准确性产生较大影响的取样环节做了详细的说明。
关键词：变压器油；试验；取样变压器油是将石油中润滑油馏分进行各种化学和物理精制后调入有关添加剂而成的一种矿物绝缘油。
尽管变压器油用于油浸式变压器、互感器、电抗器等多种设备中，但它和变压器的的关系最为密切。
首先，变压器是所有电器设备中最早使用变压器油的。
其次变压器中使用变压器油的数量比其他电气设备中使用的变压器油多得多。
随着电力变压器朝超高压大容量方向发展，变压器的绝对体积也在逐渐增大，用油量也在不断增加。
变压器油始终占据着变压器液体介质的统治地位。
变压器油和变压器的这种密切关系是由变压器油下列的独特功能决定的：绝缘强度高；冷却效果好；将纤维素和其他材料的氧含量减少到最低程度。
1变压器油试验的意义为确保变压器安全可靠运行，变压器油必须充分发挥其前述功能，而要确保变压器油的功能，就要保证变压器油的质量，也就必须对变压器油做各种试验。
这就是变压器油试验的意义。
随着超高压大容量变压器的不断发展，变压器油试验也就越来越重要了，目前已成为变压器的一项必不可少的试验项目。
下面介绍两种常见的变压器油试验：击穿电压和介质损失因数2试验内容2.1击穿电压对于变压器油均匀施加电压，当电压达到某一值时，变压器油将遭受破坏而失去电阻、伴随着电弧的产生而发生导电，这一电压叫做变压器油的击穿电压，常用kV表示。
击穿电压和试验条件紧密相关，这些条件包括：施加电压的波形、频率、峰值因数、试验变压器的短路电流、电极的形状、电极间距离、电极表面形状、油杯容积、升压速度、试验时的温度、湿度。
由于平行试验分散性大，故一般要做几次试验，取所有结果的平均值。
这样，从油倒入油杯到首次击穿的时间、每次击穿的间隔时间、间隔期间内是否搅拌油样也都影响试验结果，成为必须严加控制的试验条件。
在所有这些条件中，电极的形状、电极间距、电极表面状况对试验结果影响最为明显。
浅谈变压器油击穿电压的影响因素分析
浅谈变压器油击穿电压的影响因素分析作者：庞颖来源：《中国科技博览》2017年第23期[摘要]随着我国经济的发展和社会科技的进步，国民经济生产以及日常的生活都有了较大的变化，而这一切都与电力系统的发展与建设密不可分，这也给供电企业为广大电力用户提供安全稳定和可靠的电能带来了一定的压力。
众所周知在电力系统中最为主要的组成器件是电力变压器，目前在电力系统中运行最多的是油浸式变压器，变电压器油的电气性能，包括击穿电压和介质损耗因数等各项指标数据。
本文作者长期从事供电企业高压电气试验，对变压器油的击穿电压试验有自己独特的研究，结合自身工作实践，分析了影响变压器油击穿电压的众多因素，以及相应的解决对策，以供参考。
[关键词]变压器；绝缘油；击穿电压试验；影响因素分析中图分类号：R414 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0243-01前言变压器油在电力变压器的运行过程中主要是起到绝缘和冷却的作用，因此变压器油在电力变压器的运行过程中必须具有一定的电气绝缘强度。
为确保电力变压器能够安全可靠的运行，除对运行中的电力变压器油采取相应的保护措施来防止油的过早老化以外，还需要定期的取油样进行相应的试验，以此来了解电力变压器的油质在运行过程中的状态；另外对新安装的电力变压器，也应在新投入运行之前进行取油样试验。
电力变压器油的击穿电压试验是电力变压器众多油试验中非常重要的项目。
一、变压器油击穿电压试验概述从绝对理论中分析，不含水分和灰尘以及纤维等其他杂质的纯净变压器油，其击穿起始于个别油分子在电场中的极化和电离，相应的化学组成对变压器油击穿电压的影响并不大，并且不同牌号和不同产地的变压器绝缘油具有相同击穿电压数值，并且同一试样的平行试验结果其分散性不大，在电极距离为2.5mm时变压器油的击穿电压值可以达到200kV以上。
但是在变压器运行和新安装的实际应用中绝缘油却有着非常大的不同，普遍的现象是变压器油的含水量一般都是大于2mg/kg，且变压器绝缘油中长度大于5μm的杂质颗粒不会少于1-3千个/100ml。
变压器油各项指标意义
变压器油性质对变压器使用性能的影响1、变压器油的物理特性（1）运动粘度：在重力作用下，流体流动的阻抗力称为运动粘度。
变压器的功能之一是进行热传导，并填充于绝缘材料之间，所以变压器油的粘度应该较低才能充分发挥这一功能作用。
粘度影响热传导，因此也影响设备温度的升高。
在较低温度下，较高的粘度会影响活动部件的运动速度，比如电路断路器、开关、负载抽头变换器机械部件、泵和调压器。
粘度还会影响变压器油的处理过程，比如脱水、脱气和过滤，还包括注入速度。
高粘度对设备在寒冷气候下的启动不利（例如备用变压器的更换）。
在变压器油的组成中，芳烃粘度最大，粘温性能最差（粘度指数低），石蜡烃（正构烷烃）粘度最小，粘温性能最好（粘度指数高），而环烷烃居中。
由于变压器油控制粘度的指标一般采用40℃运动粘度，因此用环烷基原油生产的变压器油由于粘度指数低，在使用温度下（80℃左右），具有较低的粘度，有利于传热和机械部件的运动，这是环烷基变压器油主要优点之一；但为了保证电气设备在低温下冷启动，变压器油规格中又规定了低温粘度不能太大，这又限制了变压器油粘度指数不能太低（粘度指数越低，在低温下粘度越大），因此并不是所有的环烷基原油都能生产优质变压器油，需要进行原料优选或改质。
（2）倾点（凝固点）：油品恰好能够流动的最低温度称之为油品的倾点，而油品不能流动的最高温度称之为凝固点简称凝点，两者均是衡量油品低温性能的指标，前者为西方国家广泛采用，而后者主要为前苏联采用，根据不同的油品倾点一般较凝点高2～6℃，粘度指数越低的油品，差别越大。
变压器油的凝点或倾点是一项相当重要的指标，对于气候寒冷的地区，低倾点或凝点具有特别重要的意义，因为低倾点或凝点能保证在这个气候条件下仍可进行循环，从而起到它的绝缘和冷却作用，特别是对断路器那样的执行机构的动作是很有好处的。
环烷基原油一般具有较低的凝点或倾点，在加工过程中，不经脱蜡即可生产倾点低于－45℃的变压器油，而石蜡基原油则难以生产，这也是环烷基变压器油主要优点之一，虽然在石蜡基变压器油中加入降凝剂可以降低其凝点或倾点，但这种改变并非改变其化学结构，只是破坏了蜡结晶的网状结构，在使用过程中，随降凝剂的降解，降凝剂的作用将丧失，将会给变压器的使用造成较大的安全隐患，因此，变压器油中一般不加入降凝剂。
变压器油化验标准
变压器油化验标准：
1.中国标准：GB 50150-2018《电气装置的检验和评定》规定了变压器油的外观、
水分、酸值、闪点、击穿电压、凝固点、氧化安定性、介质损耗因数、界面张力等项目的检验方法和标准。
2.美国标准：ASTM D3487-1999《电力设备用未处理润滑油标准规范》规定了变压
器油的外观、色泽、气味、水分、酸值、闪点、击穿电压、凝固点、倾点、蒸发损失、氧化安定性、介质损耗因数、界面张力等项目的检验方法和标准。
3.德国标准：DIN 51506-1998《电力设备用未处理润滑油标准规范》规定了变压
器油的外观、色泽、气味、水分、酸值、闪点、击穿电压、凝固点、倾点、蒸发损失、氧化安定性、介质损耗因数、界面张力等项目的检验方法和标准。
10#变压器油
10#变压器油
Quality inspection report
概述：正茂石化10#变压器油是由石油是以石油馏份为原料，经精制后，加入抗氧化剂调项目质量指标试验方法
化而成。
本产品执行国家标准。
┅产品介绍┅
本系列产品变压冷却性能良好，绝缘性能优良，较强的氧化性能。
主要用于330KV 以下的变压器以及类似要求的电气设备。
┅包装·运输┅
200升镀锌铁桶（170kg ）/散水槽罐车运输包装。
本系列产品的标志、包装、运输、贮存及交货验收按SH 0164进行。
在运输、贮运过程中管道、容器和机泵应专用。
贮运场地严禁烟火。
外观
透明、无悬浮物和机
械杂质
目测 密度（20℃）,kg/m 3 ≤
895 GB/T1884，1885
倾点，℃ ≤
-7 GB/T3535
运动粘度（40℃），m ㎡/S 9 GB/T265 凝点，℃ ≤ -- GB/T510
闪点（闭口）℃ ≥ 140 GB/T261
酸值 mgKOH/g ≤ 0.03 GB/T264
腐蚀性硫
非腐蚀性 SH/T0304 氧化安定性
氧化后酸值 mgKOH/g 通过
SH/T0206
氧化后沉淀 % ≤ 0.05 水溶性酸或碱
无
GB/T259
击穿电压（间距2.55mm 交货时）KV ≥ 35 GB/T507 介质损耗因数（90℃） ≤ 0.005 GB/T5654 界面张力 mN/m ≥ 40 GB/T5641 水分 mg/kg
报告
SH/T0207。
(完整版)绝缘油试验规程
运行前油
运行油
≤110
≤20
≤40
220
≤15
≤30
≥330
≤10
≤20
3．4溶解气体气相色谱分析
变压器油中溶解的和气体继电器中收集的一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体的含量，间接地反映了变压器本身的实际情况，通过对这些组分的变化情况进行分析，就可以判断设备在试验或运行过程中的状态变化情况，并对判断和排除故障提供依据。
变压器油击穿电压测量的试验方法按GB/T507的规定进行。
变压器油击穿电压规定值见下表：
电压等级
KV
击穿电压KV
运行前油
运行油
≤35
≥35
≥30
66～220
≥40
≥35
330
≥50
≥45
500
≥60
≥50
3．2 介质损耗因数测量
变压器油介质损耗因数是衡量变压器油本身绝缘性能和被杂质污染程度的重要参数，油的损耗因数越大，变压器的整体介质损耗因数也就越大，绝缘电阻相应降低，油纸绝缘的寿命也会缩短。
试验规程
绝
缘
油
试
验
编制:
审核:
批准:
2011年01月
绝缘油试验规程
1.试验标准
GB2536-90《变压器油》
GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析及判断导则》
GB 7595～7605《运行中变压器油、汽轮机油质量标准及试验方法》
2.要求
试品应按GB7597规定的方法取样。
进厂新油需做介损、耐压、色谱、微水、闪点、凝点、倾点、运动粘度、水溶性酸或碱、酸值、界面张力化验。
35KV产品在成品试验完成后做介损、耐压、色谱、微水。
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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)O 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。
F面分别分析影响绝缘油击穿电压的各主要因素。
（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VPbVCuVAlVAuVZ n<Ag即采用铁电极测得值最低，而采用银电极的测得值最高。
若按金属的导热性排序，则可得到排列顺序为PbVFe黄
铜VZnVAIVAUVCUVAg可以看出，除个别例外，大体上绝缘强度是随电极金属导热性增加而提高的。
通常是用黄铜而不是用紫铜来制造电极,因为紫铜容易在表面上生成一层氧化膜；而在变压器中实际采用的材料却是纯铜（紫铜）,
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咼.
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Imm 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。
e ⅞≡ CHI)
E 〈kV ςm ）
淒率（Hz 〉
£ （kV Cm)
湧1
池I
0 25 50
250 340
380
i8Q
150 225
8＆0
470
_
5J∩
570
610
≡2-44电极间距离⑴不同时油的绝榮强度与电极直径的关系
團2⑷在电极间跖离很小时油的薛弼¾度
L-频率SOH Q 2-频率IOOoHZ ⅞f3<3(H
〔—>
盖
-IUIu>
芒
-F-M
O 30 4(]
⅛0 80
电機克枷
FnnO
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/T 507—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20〜120C温度范围内，油的绝缘强度几乎没有变化。
当油中含有水分时，则油的绝缘强度随温度的升高而增加，并在60〜80C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
（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2-46在标准油杯中变压器油的工频击穿电压Ub和含水量的关系（5）机械杂质（纤维等）和极性杂质对油绝缘强度存在影响。
由图2—47可知，各种油的绝缘强度随着受潮时间的延长而降低是很明显的。
纤维在吸潮后更容易在高场强下形成“小桥”，导致绝缘强度降低。
颗粒含量对油绝缘强度及含水量关系的影响，如图2—48所示。
0□20 04
图2—47空气湿度为98%时几种受潮油绝缘强度与受潮时间的关系
图2—48油的绝缘强度（击穿电压 Uh)与含水量和悬浮颗粒含量的关系 1-纯油;2-含1. 76mg 炭；3—含0。
21mg 纤维；4-含1.12mg 纤维
极性物质对油的电导率和绝缘强度的影响取决于它们在油中的 存在状态，大致具有如表2—26所示的规律。
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表2—26 极性物质对油的电导率和绝缘强度的影响
(6)溶解气体对绝缘强度有很大影响，如表2—27所示。
湿度不同的空气对油绝缘强度的影响如表2—28所示。
未经深度脱气的绝缘油通常含有气泡，它会显著降低油的绝缘强度.油中生成气泡的可能原因将
在3.6节中阐述
表2—27 溶解气体对油绝缘强度的影响
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表2-28 湿度不同的空气对油绝缘强度的影响。