絕緣油擊穿電壓測(cè)試儀試驗(yàn)探究試驗(yàn)準(zhǔn)備以及試驗(yàn)方法概述

一、試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.油品的抽取與準(zhǔn)備

在油品的抽取與準(zhǔn)備過程當(dāng)中，因?yàn)橛推吩谑堑臏?zhǔn)備過程當(dāng)中極易吸收水分，并且在實(shí)際油品當(dāng)中的雜質(zhì)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響也十分巨大，所以在準(zhǔn)備過程當(dāng)中需要清潔干燥的取樣器。并且需要嚴(yán)格的按照《石油和液體石油產(chǎn)品取樣法》當(dāng)中的取樣要求進(jìn)行操作，而如果代取樣品被置于桶或聽當(dāng)中，那么應(yīng)該從底部進(jìn)行取樣。取樣完成之后需要輕輕的搖動(dòng)容器，讓油品當(dāng)中的雜質(zhì)可以均勻的分布，不再樣品當(dāng)中留有氣泡。最后需要將樣品導(dǎo)入到油杯當(dāng)中，在導(dǎo)入的過程當(dāng)中需要注意，不能讓其產(chǎn)生氣泡，必要的時(shí)候可以借助于玻璃棒等工具。前提是輔助工具同樣需要整潔干燥。這一過程需要在防塵、干燥的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行。

2.油杯的準(zhǔn)備

對(duì)于油杯的使用同樣具有很多規(guī)定的使用規(guī)范。首先來說，在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，如果油杯不進(jìn)行工作，那么其內(nèi)部應(yīng)該置滿干燥的油，并且還需將其放置在防塵、干燥的環(huán)境之下。其次，雖然油杯在不進(jìn)行使用的過程當(dāng)中會(huì)被注入油，但是如果油杯經(jīng)歷了長時(shí)間放置，那么也需要在對(duì)其使用之前進(jìn)行嚴(yán)格的清洗。首先需要將電極拆下并進(jìn)行仔細(xì)的清洗。接著需要利用干燥的油進(jìn)行再次清洗，最后安裝電極，在安裝的過程當(dāng)中需要注意，不能讓手指觸碰到電極。而油杯的準(zhǔn)備需要按照以上過程進(jìn)行，并且至少重復(fù)兩次。而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，如果想要達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，就可以?duì)上述步驟進(jìn)行多次重復(fù)。

3.測(cè)量

對(duì)于油品的測(cè)量我們主要是應(yīng)用第三代ＳＹ型號(hào)的便捷式絕緣油耐壓試驗(yàn)儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試的過程當(dāng)中操作者需要注意，電極之間的距離應(yīng)該為２．５ｍｍ，測(cè)試過程當(dāng)中的攪拌時(shí)間為１０ｓ，之后需要對(duì)樣品靜置１ｍｉｎ，接著對(duì)油樣進(jìn)行擊穿電壓實(shí)驗(yàn)。

總的來說，絕緣油擊穿電壓試驗(yàn)是一個(gè)操作過程并不復(fù)雜但是操作要求十分高的實(shí)驗(yàn)，雖然其最終的測(cè)試方法也是依賴于設(shè)備而完成的，但是其在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中所具有的實(shí)驗(yàn)效果卻不是設(shè)備所進(jìn)行控制的。而在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備過程當(dāng)中需要時(shí)刻保持操作環(huán)境以及操作設(shè)備的防塵、干燥。以及油品的質(zhì)量與衛(wèi)生。

二、試驗(yàn)方法

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，因?yàn)樾碌慕^緣油，其所存在的含水量較高。通常情況之下在１００μＬ／Ｌ之上，所以在對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中需要對(duì)應(yīng)用到的絕緣油進(jìn)行干燥處理。對(duì)于絕緣油的干燥處理我們通常會(huì)應(yīng)用ＺＬ-３０ＡＺ濾油機(jī)對(duì)其進(jìn)行過濾與干燥。在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中為了可以達(dá)到新油與舊油之間的擊穿電壓比較，則需要在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行加熱。加熱之后的實(shí)驗(yàn)區(qū)間為２０-８０℃，并且每經(jīng)過１０℃就進(jìn)行因一次耐壓試驗(yàn)。為了進(jìn)一步完善試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還需要杜絕油杯溫度對(duì)于樣品溫度以及實(shí)驗(yàn)過程的影響，這

樣在對(duì)油進(jìn)行加熱之前，還需對(duì)杯子進(jìn)行預(yù)熱。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中還會(huì)有攪拌與靜置的時(shí)間，而在這一環(huán)節(jié)之下，油溫會(huì)進(jìn)一步下降。所以為了避免這個(gè)過程對(duì)試驗(yàn)造成誤差，則可以適當(dāng)?shù)目s短攪拌與靜置的時(shí)間。

三、試驗(yàn)結(jié)果論述

溫度對(duì)擊穿電壓的影響

經(jīng)過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程我們可以發(fā)現(xiàn)，最終影響絕緣油介電強(qiáng)度大小的主要原因有溫度，水分一級(jí)雜質(zhì)。而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，如果其中存在水分，那么溫度的影響就會(huì)變得更加的明顯，如圖一所示，是絕緣油擊穿電壓以及溫度之間的關(guān)系圖，從圖中我們可以看出，當(dāng)問溫度在２０-４０℃當(dāng)中，絕緣油擊穿電壓變化并不明顯，因?yàn)椴缓须s質(zhì)的樣品，其實(shí)際的介電強(qiáng)度是由其中的粒子游離性所決定的。

水分對(duì)擊穿電壓的影響

水分是油樣擊穿電壓受到不同影響的一個(gè)重要原因。即使是在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，我們利用品質(zhì)純凈尚且沒有發(fā)生氧化的油，只要其內(nèi)部含有水分，那么其擊穿電壓強(qiáng)度就會(huì)受到很大程度的影響，并且絕緣油的擊穿電壓會(huì)隨著樣品含水量的增加而逐漸減少。所以在對(duì)絕緣油進(jìn)行運(yùn)輸以及存儲(chǔ)的過程當(dāng)務(wù)必注意防水防潮。

雜質(zhì)對(duì)擊穿電壓的影響

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中我們可以發(fā)現(xiàn)，沒有加入雜質(zhì)的樣品擊穿電壓將會(huì)比加入雜質(zhì)樣品的擊穿電壓高大約１０ｋｖ。在20℃～70℃間兩油樣擊穿電壓所受溫度的變化趨勢(shì)幾乎相同。而在油溫達(dá)到70℃～80℃時(shí),加入雜質(zhì)后的油樣擊穿電壓下降明顯,在此溫度下未加雜質(zhì)油樣的擊穿電壓下降不大。

油中的雜質(zhì)主要來自外來的雜質(zhì)和內(nèi)分解的雜質(zhì)、懸浮于絕緣油中的纖維、絕緣紙和游離碳等,在電場(chǎng)中有可能極化,并沿電場(chǎng)方向拉伸作定向排列,構(gòu)成雜質(zhì)“小橋，進(jìn)而導(dǎo)致油的擊穿現(xiàn)象發(fā)生。

結(jié)束語：綜上所述，擊穿電壓其實(shí)是為了進(jìn)一步考核絕緣油的基本性質(zhì)，是衡量絕緣油設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中所具有的抗壓能力的重要指標(biāo)。也是反應(yīng)絕緣油內(nèi)部當(dāng)中是否具有水等其他雜質(zhì)的重要方法。而通過對(duì)絕緣油的實(shí)驗(yàn)我們可以在應(yīng)用的早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備當(dāng)中所存在的潛在安全問題。本文以上內(nèi)容對(duì)不同溫度、不同環(huán)境之下的絕緣油實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的研究。雖然現(xiàn)階段充油電氣設(shè)備當(dāng)中仍然存在著很多的問題，但是技術(shù)人員應(yīng)該走好技術(shù)革新的每一步。

絕緣油擊穿電壓測(cè)試儀絕緣材料抗電強(qiáng)度

一、強(qiáng)電場(chǎng)作用下絕緣材料的破壞

在強(qiáng)電場(chǎng)中工作的絕緣材料，當(dāng)所承受的電壓超越一臨界 值V穿時(shí)便喪失了絕緣材料性能而被擊穿，這種現(xiàn)象稱為 電介質(zhì)的擊穿，V穿稱為擊穿電壓。

• 采用相應(yīng)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)來比較各種材料的耐擊穿能力，材料所能承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度稱為材料的抗電強(qiáng)度或介電強(qiáng)度， 其數(shù)值等于相應(yīng)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)（V/m）：

E穿 =V穿/d

二、影響材料擊穿電壓的因素：

• 材料本身的性質(zhì)：固體介質(zhì)的擊穿同時(shí)伴隨著材料的破壞，而氣體及液體介質(zhì)被擊穿后，隨著外 電場(chǎng)的撤銷仍然能恢復(fù)材料性能。

• 外界因素：試樣和電極的形狀、外界的媒介、溫 度、壓力等。

電介質(zhì)的擊穿形式：介質(zhì)在電場(chǎng)中擊穿現(xiàn)象相當(dāng)復(fù)雜，一 個(gè)器件的擊穿可能有多種擊穿形式，主要有：

• 電擊穿

• 熱擊穿

• 化學(xué)擊穿

對(duì)于任意一種材料，這3種形式的擊穿都可能發(fā)生，主要 取決于試樣的缺陷情況及電場(chǎng)的特征（交流和直流，高頻 和低頻，脈沖電場(chǎng)等）以及器件的工作條件。

三、擊穿形式：

1、電擊穿

在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下原來處于熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的少數(shù)“自由電子”將沿反電場(chǎng)方向 定向運(yùn)動(dòng)。在其運(yùn)動(dòng)過程中不斷撞擊介質(zhì)內(nèi)的離子，同時(shí)將其部分能量轉(zhuǎn) 給這些離子，當(dāng)外加電壓足夠高是，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速度超過一定臨 界值可使介質(zhì)內(nèi)的離子電離出次級(jí)電子，這些電子都會(huì)從電場(chǎng)中吸取能量 而加速，又撞擊出第三級(jí)電子，連鎖反應(yīng)將造成大量自由電子形成 “雪 崩” ，導(dǎo)致介質(zhì)的擊穿，這個(gè)過程大概只需要10－7－10－8s的時(shí)間，因此 電擊穿往往是瞬息完成的。

2、熱擊穿

絕緣材料在電場(chǎng)下工作時(shí)由于各種形式的損耗，部分電 能轉(zhuǎn)變成熱能，使介質(zhì)被加熱，若器件內(nèi)部產(chǎn)生的熱量 大于器件散發(fā)出去的熱量，則熱量就在器件內(nèi)部積聚， 使器件溫度升高，升溫的結(jié)果進(jìn)一步增大損耗，使發(fā)熱 量進(jìn)一步增多，這樣惡性循環(huán)的結(jié)果使器件溫度不斷上 升，當(dāng)溫度超過一定限度時(shí)介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)燒裂、熔融等現(xiàn) 象而wan全喪失絕緣能力，這就是介質(zhì)的熱擊穿。

3、化學(xué)擊穿

長期運(yùn)行在高溫、潮濕、高電壓或腐蝕性氣體環(huán)境 下的絕緣材料往往會(huì)發(fā)生化學(xué)擊穿，化學(xué)擊穿和材 料內(nèi)部的電解、腐蝕、氧化、還原、氣孔中氣體電 離等一系列不可逆變化有很大的關(guān)系，而且需要相

當(dāng)長時(shí)間，材料被“老化” ，逐漸喪失絕緣性能， 最后導(dǎo)致被擊穿而破壞。

化學(xué)擊穿的機(jī)理：

（1）在直流和低頻交變電壓下，由于離子式電導(dǎo)引起電解過程，材料中發(fā) 生電還原作用，使材料的電導(dǎo)損耗急劇上升，最后由于強(qiáng)烈發(fā)熱成為熱化 學(xué)擊穿；

（2）當(dāng)材料中存在著封閉氣孔時(shí)，由于氣體的游離放出的熱量使器件溫度 迅速上升，變價(jià)金屬氧化物在高溫下金屬離子加速從高價(jià)還原成低價(jià)離子， 甚至還原成金屬原子，使材料電子式電導(dǎo)大大增加，電導(dǎo)的增加反過來又 使器件強(qiáng)烈發(fā)熱，導(dǎo)致最終擊穿。

四、影響抗電強(qiáng)度的因素：

（1）溫度

• 溫度對(duì)電擊穿影響不大；

• 對(duì)熱擊穿影響較大，溫度升高使材料的漏導(dǎo)電流增大，損耗增大，發(fā)熱量增 加，促進(jìn)了熱擊穿的產(chǎn)生；

• 環(huán)境的溫度升高使器件內(nèi)部的熱量不容易散發(fā)，進(jìn)一步加大了熱擊穿傾向。

• 溫度升高使材料的化學(xué)反應(yīng)加速，促使材料老化，加快了化學(xué)擊穿的進(jìn)程。

（2）頻率

• 頻率對(duì)熱擊穿有很大的影響，在一般情況下，如果其他條件不變，則E穿與 頻率w的平方根成反比，即：

五、抗電強(qiáng)度的測(cè)量與應(yīng)用：

在特定的條件下進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；規(guī)定了固體電工材料頻擊穿電壓，擊穿場(chǎng)強(qiáng)，耐電壓的實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)試樣的尺寸，電極的形狀，加壓方式等都做了規(guī)定。