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ZJC-50E電壓擊穿強(qiáng)度|擊穿電壓強(qiáng)度測(cè)試儀（計(jì)算機(jī)控制觸摸屏）

水阻法進(jìn)行絕緣油擊穿電壓施工現(xiàn)場(chǎng)自檢測(cè)試

電力行業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，安裝不同等級(jí)油變壓器、不同等級(jí)油開關(guān)、不同等級(jí)油電抗器等電氣設(shè)備會(huì)進(jìn)行多次絕緣油測(cè)試，以檢驗(yàn)絕緣油經(jīng)過濾油裝置濾油處理后是否合格。由于施工現(xiàn)場(chǎng)多為偏遠(yuǎn)地區(qū)，絕緣油送檢困難，且現(xiàn)場(chǎng)采購專用絕緣油擊穿電壓測(cè)試儀器價(jià)格昂貴，若多次送檢絕緣油既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又增加成本。若為減少送檢次數(shù)，保障一次送檢成功而增加絕緣油濾油時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致濾油成本增加，造成浪費(fèi)。現(xiàn)鉆研絕緣油擊穿電壓測(cè)試原理，利用現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)儀器，經(jīng)過創(chuàng)新、改造，研制一種新方法，可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)絕緣油擊穿電壓測(cè)試，進(jìn)行自檢，自檢合格后再進(jìn)行送檢，減少送檢次數(shù)、提高送檢目的性、節(jié)約成本、減少資源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：水阻法；擊穿電壓；自檢測(cè)試；節(jié)約成本；資源浪費(fèi)

1.社會(huì)概況

近年來我國電力行業(yè)處于快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，尤其在各大型化工礦產(chǎn)企業(yè)、變電站、發(fā)電企業(yè)，或是發(fā)電，或是配電，或是用電。電力工程絕大部分電力設(shè)備的絕緣介質(zhì)都采用絕緣油。電力設(shè)備在安裝時(shí)需要進(jìn)行絕緣油濾油處理，將絕緣油中水分、化學(xué)成分經(jīng)過加熱、循環(huán)過濾后降低到使用要求范圍內(nèi)，以保證電力設(shè)備能安全、可靠運(yùn)行。絕緣油測(cè)試需要進(jìn)行擊穿電壓測(cè)試及化學(xué)分析，化學(xué)分析必須在擊穿電壓測(cè)試完成且合格后才能進(jìn)行，所以絕緣油擊穿電壓測(cè)試顯得尤為重要。

由于各大型企業(yè)多在偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)，距離具有絕緣油測(cè)試資質(zhì)的單位較遠(yuǎn)，造成絕緣油送檢測(cè)試?yán)щy。若現(xiàn)場(chǎng)采購專用絕緣油測(cè)試儀器價(jià)格昂貴；若在濾油過程中多次送檢測(cè)試既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又增加了成本；若為減少送檢次數(shù)，保障一次送檢成功而增加絕緣油旅游時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致濾油成本增加，造成浪費(fèi)。而且大型企業(yè)的大型電力設(shè)備較多，需要測(cè)試的油樣較多，增加了絕緣油送檢測(cè)試的困難及成本，增加了企業(yè)或個(gè)人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.應(yīng)對(duì)措施

由于絕緣油測(cè)試需要進(jìn)行擊穿電壓測(cè)試及化學(xué)分析，化學(xué)分析必須在擊穿電壓測(cè)試完成且合格后才能進(jìn)行，所以現(xiàn)鉆研絕緣油擊穿電壓測(cè)試原理，利用現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)儀器，經(jīng)過創(chuàng)新、改造，研制一種新方法，可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)絕緣油擊穿電壓測(cè)試，進(jìn)行自檢，待擊穿電壓自檢合格后再進(jìn)行送檢，減少送檢次數(shù)、提高送檢目的性、節(jié)約成本、減少資源浪費(fèi)，有效的解決了目前電力行業(yè)絕緣油送檢困難、成本高的問題。首先我們進(jìn)行工藝原理原理分析，確認(rèn)在原理上選用耐壓試驗(yàn)儀器可以完成應(yīng)對(duì)措施。

3.工藝原理分析

絕緣油擊穿電壓測(cè)試亦屬電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)，原理等同于交流耐壓試驗(yàn)。試品對(duì)地有一定電容性，試品一端接地一端與耐壓儀器高壓輸出端連接，利用交流耐壓儀器高壓輸出端輸出高壓對(duì)試品進(jìn)行絕緣測(cè)試，防止試品在運(yùn)行過程中由于絕緣受損造成擊穿。

絕緣油擊穿電壓測(cè)試與電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)不同之處在于試品的不同，電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)試品是各電氣設(shè)備，儀器高壓輸出線與試品連接，如高壓電纜、高壓電機(jī)、變壓器等等。絕緣油擊穿電壓測(cè)試試品為絕緣油，需要一個(gè)合適的器皿進(jìn)行油樣盛裝，并且采用絕緣支架將器皿支撐、固定。盛裝絕緣油的器皿是一個(gè)帶電極板的油杯，油杯由絕緣支架固定，電極板間隙距離可由樣規(guī)調(diào)節(jié)，儀器高壓輸出端與油碗電極板連接。

由于與絕緣油為液態(tài)介質(zhì)，不同于其他電氣設(shè)備，測(cè)試時(shí)極板在絕緣油中發(fā)生放電且放電電流較大時(shí)，絕緣油內(nèi)會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，使油樣在油杯內(nèi)糊鍋，損壞油樣，同時(shí)放電電流過大會(huì)燒毀儀器，所以必須在高壓側(cè)回路里加設(shè)電阻以減小電流。選用1米長?20軟塑料管及自制絕緣支架制作一個(gè)水阻，充當(dāng)串入高壓側(cè)的電阻，以減小放電電流。

4.措施實(shí)施

4.1原理問題解決

通過對(duì)工藝原理進(jìn)行分析，已經(jīng)確定利用施工現(xiàn)場(chǎng)高壓試驗(yàn)設(shè)備-交流耐壓器進(jìn)行方法的創(chuàng)新可以完成應(yīng)對(duì)措施，目前首要問題是對(duì)工藝原理提出問題的解決與實(shí)施，制作出水阻及絕緣支架。

4.1.1材料準(zhǔn)備

解決工藝原理提出的問題，首先需要采用絕緣板制作水阻絕緣支架，再將1米長的?20軟塑料水管掛設(shè)在制作好的絕緣支架上，水管成“U"型固定，使用時(shí)水管內(nèi)注水作為測(cè)試用水阻；購買絕緣油擊穿電壓測(cè)試用油杯一套，固定、支撐油杯也需要采用絕緣板制作絕緣支架。制作水阻及絕緣支架所需材料為：∅30空心絕緣棒2米，∅30對(duì)接頭兩套，500×50010mm絕緣板一塊，∅20軟塑料水管1米，∅20PVC水管200mm，∅32PVC“U"型卡兩個(gè)，∅25PVC“U"型卡兩個(gè)，∅32鋼管200mm，∅1005mm鋼板兩塊，電極油杯一個(gè)。

4.1.2水阻、絕緣支架制作

1）水阻及絕緣支架制作

①將兩米長空心絕緣桿等分成四節(jié)，分別將兩套?30對(duì)接頭安裝、固定在絕緣桿頂端，制作出可對(duì)接的兩跟絕緣桿，使用時(shí)兩兩對(duì)接，分別長1米，作為水阻絕緣支架。

②將200mm長PVC水管等分兩節(jié)，分別插入1米長?20軟塑料水管上，使用時(shí)注滿水作為水阻。

③分別將?32、?25PVC“U"型卡背靠背用螺絲緊固，制作出兩套水阻固定卡，使用時(shí)分別卡主水管與絕緣桿。

④將200mm長?32鋼管等分成兩節(jié)，分別沿?1005mm鋼板圓心焊接牢固，作為絕緣支架底座。

2）油杯絕緣支架制作

①市場(chǎng)上購買帶樣規(guī)調(diào)節(jié)間隙距離的電極油杯一個(gè)。作為盛裝油樣器皿及測(cè)試線接線端子。

②用角磨機(jī)在500×50010mm絕緣板上切割出兩個(gè)支腿、一塊中間連板。支腿頂部沿中心線打磨出豁口，便于卡住油杯；中間連板起固定支腿作用，尺寸由油杯尺寸決定。使用時(shí)將支腿與中間連板組裝，作為油杯支架。

4.2絕緣油擊穿電壓測(cè)試

4.2.1測(cè)試前準(zhǔn)備

1、清理現(xiàn)場(chǎng)，選擇好測(cè)試區(qū)域，接好操作電源。

2、安檢人員在測(cè)試區(qū)拉設(shè)警戒繩，懸掛警示牌，做好測(cè)試區(qū)域安全措施。

3、測(cè)試人員將儀器運(yùn)輸?shù)轿?，儀器按操作規(guī)范就位，將測(cè)試線可靠連接，等待測(cè)試。

4、濾油人員準(zhǔn)備好取樣瓶，提前一個(gè)小時(shí)取好油樣，靜置一小時(shí)，等待測(cè)試。

4.2.2試驗(yàn)工藝流程

設(shè)備選取及運(yùn)輸→測(cè)試前準(zhǔn)備→絕緣油取樣→測(cè)試接線→絕緣油測(cè)試→數(shù)據(jù)記錄

4.2.3測(cè)試方法及步驟

1、將制作好的水阻、油杯分別固定在支架上，同儀器擺設(shè)就位，分別命名軟塑料管兩個(gè)管口為1#口、2#口。

2、在水管里注水，水位到達(dá)距兩個(gè)管口5cm處時(shí)停止注水，作為試驗(yàn)用水阻。

3、將羊角式交流耐壓器1#羊角輸出端高壓測(cè)試線插入水阻1#口中，用水wan全浸沒高壓測(cè)試線的裸露導(dǎo)體部分，再將1根高壓引線的一端插入水阻2#口中，用水浸沒導(dǎo)體部分，引線另一端與油杯1#極板可靠連接，測(cè)試線用絕緣塑料帶掛起，防止測(cè)試線接觸地面影響測(cè)試。(選用普通交流耐壓器時(shí)，將高壓輸出端測(cè)試線插入水阻1#口中，用水wan全浸沒高壓測(cè)試線的裸露導(dǎo)體部分，將1根高壓引線的一端插入水阻2#口中，用水浸沒導(dǎo)體部分，引線另一端與油杯1#極板可靠連接）。

4、將羊角式交流耐壓器2#羊角輸出端高壓測(cè)試線與油杯2#極板可靠連接，測(cè)試線用絕緣塑料帶掛起，防止測(cè)試線接觸地面影響測(cè)試。(選用普通交流耐壓器時(shí)，油杯2#極板用引線與大地可靠連接）。

5、用扳手松開樣規(guī)螺絲，調(diào)節(jié)螺絲，使樣規(guī)間隙調(diào)整到2.5cm。距離調(diào)整好后用扳手緊固螺絲。

6、將靜置好的油樣慢慢倒入油杯中，讓油樣將極板間隙wan全浸沒。倒油時(shí)一定要放慢速度，且要?jiǎng)蛩?，防止油樣倒入油杯中產(chǎn)生氣泡。

7、接通儀器電源，合上操作箱輸出開關(guān)，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓旋鈕，開始絕緣油擊穿電壓測(cè)試，過程中注意應(yīng)無放電現(xiàn)象，測(cè)試電流表應(yīng)平穩(wěn)。

8、重復(fù)第七步2～3次，保障每次操作油樣中都無放電現(xiàn)象，測(cè)試電流表應(yīng)平穩(wěn)。若操作過程中放電明顯，測(cè)試電流表指針擺動(dòng)不定且幅度較大，說明絕緣油還未合格，需要繼續(xù)濾油處理。

4.3質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制

4.3.1執(zhí)行《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2016。

4.3.2連接線與儀器要可靠連接，測(cè)試線與極板、水阻連接可靠。

4.3.3油樣要靜置一小時(shí)，使油樣中無氣泡。倒油時(shí)要?jiǎng)蛩倬徛?，防止倒油過程中產(chǎn)生氣泡，影響試驗(yàn)。

4.3.4測(cè)試過程中應(yīng)耐心操作試驗(yàn)儀器，勻速調(diào)節(jié)調(diào)壓旋鈕，發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)停止測(cè)試。

4.3.5每個(gè)油樣要反復(fù)測(cè)試2～3次，保證耐壓測(cè)試的準(zhǔn)確，準(zhǔn)確判斷油樣是否合格。

4.3.6不同規(guī)格絕緣油耐壓要求不同，具體參考《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2016國標(biāo)規(guī)程。

4.4安全措施

4.4.1整個(gè)測(cè)試過程嚴(yán)格按照《電業(yè)安全工作規(guī)程》進(jìn)行工作，嚴(yán)格遵守第十一章“電氣試驗(yàn)"第一節(jié)“高壓試驗(yàn)"第228-235條規(guī)定。

4.4.2進(jìn)入測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)試人員必須戴安全帽，穿絕緣鞋。

4.4.3所有測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)人員均應(yīng)聽從測(cè)試負(fù)責(zé)人的指揮。測(cè)試前，負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)全體測(cè)試人員詳細(xì)說明在測(cè)試區(qū)域應(yīng)注意的安全注意事項(xiàng)。

4.4.4測(cè)試場(chǎng)地周圍設(shè)置圍欄，懸掛警示牌，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

4.4.5試驗(yàn)儀器設(shè)備與油杯支架及水阻管固定支架接地必須良好可靠，

4.4.6高壓引線的接線要牢固并盡量縮短，高壓引線必須使用絕緣物支持固定，水阻管應(yīng)可靠固定在絕緣支架上。

4.4.7測(cè)試儀器的電源開關(guān)，應(yīng)具有明顯斷開點(diǎn)，并有可靠的過載，過壓保護(hù)裝置。

4.4.8測(cè)試儀器加電前必須先檢查接線，將所有儀器、設(shè)備歸零位，并通知現(xiàn)場(chǎng)人員離開高壓試驗(yàn)區(qū)域。

4.4.9測(cè)試前，測(cè)試儀器先自行空升電壓一次，確認(rèn)設(shè)備工作正常，性能穩(wěn)定，儀器儀表指示正確，指標(biāo)參數(shù)能滿足要求，保護(hù)功能正常。

4.4.10操作時(shí)必須有監(jiān)護(hù)人監(jiān)護(hù)并呼唱。加壓過程中，工作人員應(yīng)精神集中，監(jiān)護(hù)人傳達(dá)口令應(yīng)清楚準(zhǔn)確，防止異常情況的發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，斷開電源，并將升壓設(shè)備的高壓部分短路接地后方可檢查，查明原因后，方可繼續(xù)試驗(yàn)。

4.4.11測(cè)試裝置的高壓輸出端在非加壓試驗(yàn)期間應(yīng)用接地棒接地。

4.4.12更改接線或測(cè)試結(jié)束時(shí)，首先斷開測(cè)試電源，再進(jìn)行放電，并將升壓設(shè)備的高壓部分短路接地后方更改接線。

4.4.13遇有雷雨和六級(jí)以上大風(fēng)時(shí)應(yīng)停止測(cè)試。

介電強(qiáng)度的測(cè)試：

大多數(shù)高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高，性能會(huì)逐漸下降。電壓升到一定值時(shí)變成局部導(dǎo)電，此時(shí)稱為材料的擊穿。

定義:介電強(qiáng)度：試樣擊穿時(shí),單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時(shí)也稱為電氣強(qiáng)度或擊穿強(qiáng)度。通常介電強(qiáng)度越高,材料的絕緣質(zhì)量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，是高聚物絕緣材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)。聚合物絕緣材料的 Eb 一般為107V/cm左右。

耐電壓：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,對(duì)試驗(yàn)施加規(guī)定的電壓及時(shí)間,試樣不被擊穿所能承受的最高電壓。

塑料的電擊穿機(jī)理：

問題復(fù)雜---介電擊穿機(jī)理可分為本征擊穿（電擊穿）、熱擊穿、化學(xué)擊穿、放電擊穿等，往往是多種機(jī)理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱為熱擊穿。

熱擊穿：外部表現(xiàn)是介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降；與電壓作用的長短有關(guān)；與電場(chǎng)畸變及周圍介質(zhì)的電性能關(guān)系不大；擊穿點(diǎn)多發(fā)生在電極內(nèi)部。

介質(zhì)在電場(chǎng)中產(chǎn)生的熱量大于它能散發(fā)的熱量．使其內(nèi)部溫度不斷升高。溫度升高導(dǎo)致其電阻下降，流經(jīng)試樣電流增大．產(chǎn)生的熱量更多，如此循環(huán)不已，致使介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚集態(tài)，失去耐電壓能力,材料被破壞。

電擊穿：特點(diǎn)是介電強(qiáng)度受溫度的影響不大；電作用時(shí)間對(duì)結(jié)果無影響；與周圍介質(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點(diǎn)常常出現(xiàn)在電極邊緣其至電極以外。

在固體介質(zhì)中，總有一些自由電子存在,它們?cè)谕怆妶?chǎng)作用下被加速而撞擊中性原子,致使原子電離，在這種作用繼續(xù)下造成材料擊穿.

一般來說，工作溫度高散熱條件差，介質(zhì)電導(dǎo)及損耗大的材料．發(fā)生熱擊穿的幾率高。

介電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)采用的基本裝置是一個(gè)可調(diào)變壓器和一對(duì)電極。試驗(yàn)中使用的試樣厚度為1.59mm.實(shí)驗(yàn)方法有兩種 (參見GB/T1408-2016 ):短時(shí)法，將電壓以平均速度率逐漸增加到材料發(fā)生介電破壞；低速升壓法，是將預(yù)測(cè)擊穿電壓值的一半作為起始電壓，然后以均勻速度率增加電壓直到發(fā)生擊穿。

電壓擊穿強(qiáng)度|擊穿電壓強(qiáng)度測(cè)試儀介電強(qiáng)度測(cè)試的影響因素：電壓波形及電壓作用時(shí)間影響 

材料在電場(chǎng)作用下，單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量為QF介質(zhì)散發(fā)出去的熱量為Qs，當(dāng)QF略大時(shí)就產(chǎn)生熱不平衡，進(jìn)而介質(zhì)溫度升高,最后發(fā)生擊穿。因此, 可根據(jù)極限條件QF＝QS來求得熱擊穿電壓VB：

當(dāng)電壓頻率增加時(shí)值要下降，當(dāng)波形失真大時(shí)，—般都會(huì)有高次諧波出現(xiàn)，這樣會(huì)使VB降低，因此必須限制這個(gè)量。

作用時(shí)間的影響：多因熱量積累而使擊穿電壓值隨電壓作用時(shí)間增加而下降.

處于熱擊穿形式的試樣，基本上隨升壓速度的提高擊穿強(qiáng)度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時(shí)升壓速度為1.0kv/s;大于或等于20kv時(shí)升壓速度為2.0kv/s。

溫度的影響：試樣厚度對(duì)介電強(qiáng)度的影響 濕度影響：因水分浸入材料而導(dǎo)致其電阻降低，必然降低擊穿電壓VB值。如有機(jī)硅玻璃布板。常態(tài)下E＝18kv／mm，受潮后E＝12kV／mm。

電極倒角的影響：電極邊緣處電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部,但邊緣效應(yīng)極難消除。為避免電極邊緣成一直角,需采用一定倒角r 。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定r＝2.50mm。

媒質(zhì)電性能影響：

高壓擊穿試驗(yàn)往往把樣品放在一定媒質(zhì)(如變壓器油)中．其目的為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質(zhì)本身的電性能對(duì)屬于電擊穿為主的材料有明顯影響，而以熱擊穿為主的材料影響極小.故標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)要求油的擊穿電壓 VB＞=25kv/2.5mm.

Pvc電纜料及酚醛模塑料擊穿點(diǎn)在電極邊緣，當(dāng)油臟時(shí)在試樣邊緣處有很明顯的集聚物的痕跡，而在凈油中沒有。

對(duì)于酚醛層壓板擊穿點(diǎn)在電極內(nèi)部，以熱擊穿為主。油的性能對(duì)該材料沒什么影響