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绝缘油击穿电压测试原理与标准步骤

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1. 定义

绝缘油击穿电压测试是指在规定的实验条件下,对绝缘油试样施加一个连续升高的交流电压,直至油中两个电极之间的绝缘性能失效(发生击穿,形成电弧通道)时,所测得的最低电压值,单位为千伏(kV)。该测试用于衡量绝缘油能承受的最高电压阈值。

2. 测试目的与重要性

绝缘油在电力设备中主要起绝缘和冷却作用,其击穿电压是衡量绝缘性能、纯净度和有效性的核心指标。
  • 主要目的:检测油中是否存在水分、纤维、灰尘、金属颗粒、碳化物等污染物。
  • 重要性:污染物在电场作用下会形成 “导电小桥”,降低绝缘强度。若击穿电压过低,设备在过电压或正常工作电压下发生内部放电的风险增加,可能导致设备损坏、爆炸起火,引发重大停电事故。

3. 测试原理与标准

在标准化测试油杯中,两个特定形状的电极浸入油样中,保持固定间隙(通常为 2.5 毫米)。以恒定速率(如 2kV/s 或 3kV/s)施加 50/60Hz 交流电压,直至电流急剧增大、发生击穿。记录该瞬间的电压值,即为一次击穿电压。
主要国际 / 国家标准
  • IEC 60156:《绝缘液体 工频下击穿电压的测定》(国际通用)
  • ASTM D1816:采用球盖形电极,对水分和杂质敏感,应用广泛
  • GB/T 507:《绝缘油 击穿电压测定法》(中国国家标准)
  • ASTM D877:采用圆盘电极,方法较旧,用于快速筛查,精度相对较低

4. 详细测试步骤(以 IEC 60156/GB/T 507 为例)

4.1 取样
  • 从设备底部取样阀用专用工具取样,避免空气、潮气污染。
  • 使用清洁、干燥的棕色玻璃瓶或专用注射器。
4.2 样品准备
  • 将油样缓慢倒入洁净的测试油杯,避免产生气泡。
  • 静置 10-15 分钟,让油中大气泡逸出。
4.3 设备设置
  • 确保油杯和电极(通常是黄铜或不锈钢的球盖形电极)已按标准彻底清洁、干燥。
  • 设置电极间隙为 2.5mm。
  • 设置升压速率为 2kV/s(或标准规定值)。
4.4 执行测试
  • 启动自动测试仪,电压从零开始匀速上升。
  • 油隙击穿时,设备自动切断电压并记录该次数值。
  • 第一次击穿后,用搅拌装置轻轻搅动油样(消除击穿产生的碳粒和气泡),静置 1-2 分钟。
  • 在同一油样上重复此过程 6 次。
4.5 计算与报告
  • 舍弃第一次击穿值(作为 “conditioning”),取后面 5 次击穿电压的算术平均值作为该油样的最终报告值。(注:部分标准要求计算全部 6 次的平均值)
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