变压器油在电场作用下引起的能量损耗,称为油的介质损耗因数,通常在规定的条件下
测量变压器油的介质损耗因数,并以介质损失角正切tgδ表示。测量绝缘油的介质损失角正切,能灵敏地反映绝缘油在电场、氧化、日照、高温等因素作用下的老化程度,也能灵敏地发现绝缘油中含有水分、或混入其他杂质时,所生成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多等现象。因此,绝缘油的tgδ试验是一项重要的电气特性试验。它可反映油中极性杂质含量和受潮情况,可进一步检验油的绝缘,氧化和精致程度。 变压器油的介质损耗因数可以用下式表示:
tgδ=1.8×1012γ/εf
式中
γ—体积电导系数;
ε—介质常数;
f —电场频率。
由上式可知,油的介质损耗因数正比于电导系数γ,因此分析油介质损耗因数超标或有大的增长趋势的原因,也应主要从分析绝缘油的电导系数γ变化情况入手。
1.油质老化程度较深
油质老化将引起油中酸值的增大、油的粘度减小、界面张力的减小等。但目前油介质损 耗因数偏大的变压器,绝大多数是运行时间不长的变压器,由老化引起油介质损耗因数升高 比较少见。
2.油的含水量增加引起介质损耗因数增大对于纯净的油来说,当油中含水量较低(如30
~40μg/L )时,对油的tgδ值的影响不大,只是当油中含水量较高时才有十分显著的影响,如图1所示。当油中含水量大于60μg/L 时,其介质损耗因数急剧增加。
原因分析
变压器油在电场作用下引起的能量损耗,称为油的介质损耗,通常在规定
的条件下测量变压器油的损耗,并以介质损失角正切
tgδ表示。测量绝缘油的
介质损失角正切,能灵敏地反映绝缘油在电场、氧化、日照、高温等因素作用
下的老化程度,也能灵敏地发现绝缘油中含有水分、或混入其他杂质时,所生
成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多等现象。因此,绝缘油的
tgδ试验是一
项重要的电气特性试验。变压器油的介质损耗可以用下式表示:
tgδ=1.8×1012γ/εf
式中γ—体积电导系数;
ε—介质常数;
f —电场频率。
由上式可知,油的介质损耗因数正比于电导系数γ,因此分析油介损超标
或有大的增长趋势的原因,也应主要从分析绝缘油的电导系数γ变化情况入手。
1.1
油中浸入溶胶杂质
变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质,在安装过程中可
能再一次浸入溶胶杂质(如采用了黑色橡胶管等),在运行中还可能产生溶胶
杂质。根据调查,原变压器油运行一段时间以后出现油介损增大的原因,主要
是由于变压器原油生产厂家对油品的管理混乱,变压器残油回收利用不当,致
使含有溶胶杂质的变压器残油混入变压器原油中。油中存在溶胶后,引起电导
系数可能超过介质正常电导的几倍或几十倍,从而导致油
tgδ值增大。
电器绝缘油包括变压器油, 电容器油, 电缆油和开关油(断路器等). 这类油通常称为电器用油或绝缘油. 变压器油有以下几种主要作用: (1) 绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可免受潮气的侵蚀。
(2) 散热作用 变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,保证变压器正常运行。
(3) 消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温作用下能分触了大量气体,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。
对变压器油的性能通常有以下要求:
(1) 密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。
(2) 粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会降低闪点。 (3) 闪点应尽量高,一般不应低于135℃。
(4) 凝固点应尽量低。
(5) 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好,以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。
(6) 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。
(7) 安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉淀物表示,它代表油抗老化的能力。
相对介电常数(relative dielectric constant),表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比,该值也是材料贮电能力的表征。也称为相对电容率。不同材料不同温度下的相对介电常数不同,利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件。
tgδ : 油样介质损耗角正切值;
Cx :油样油杯的电容值;
εr :相对介电常数,它是根据电容值换算而得到的;
上述三参数所用的试验源为交流电压源
Rx :油样的绝缘电阻;
ρ :油样的体积电阻率,它是根据绝缘电阻换算而得到的
判断绝缘油的老化程度主要是老化后油的酸值及tgδ的增量。老化不太严重的变压器油可用白土精制、过滤,以恢复其性能。严重老化后,则需采用与精炼绝缘油相似的方法进行再体积电阻率
体积电阻率,是材料每单位立方体积的电阻,该试验可以按如下方法进行:将材料在500伏特电压下保持1分钟,并测量所产生的电流,体积电阻率越高,材料用做电绝缘部件的效能就越高。
损耗因子也指耗损正切,是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度,一般情况下都期望耗损因子低些好
相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后,用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx 。然后相对介电常数可以用下式计算
εr=Cx/C0
一般衡量电性能的指标有以下几个方面。 1. 介电强度,在连续升高的电压下电极间试样被击穿时电压与试样厚度之比,单位KV/mm 2. 介电常数,以塑料为介质时的电容与以真空为介质的电容之比 3. 介电损耗,表征该绝缘材料在交流电场下能量损耗的一个参量,是外施电压与通过试样的电流之间的余角正切。
4. 体积电阻系数和表面电阻系数
5. 耐电弧性,表示塑料对电弧,电火花的抵抗能力,塑料的耐电弧 性常以烧焦的时间(s )表示
为了使绝缘油能起作用,要求绝缘油具备一定的性能。设备电压等级越高,容量越大,对绝缘油性能要求越高。由于运行中的油受正常运行电压和过电压的作用,同时还受到温度、湿度、氧化和杂质的作用,其性能将逐渐变坏,影响设备的电气性能,因此必须定期地对绝缘油进行试验,监督油质的变化。根据目的和内容,可分为理化和电气特性试验。
(1)理化特性试验,包括全分析试验和简化分析试验。对每批新到的绝缘油,或当带油设备发生故障时,或在认为有必要的特殊情况下,为了检查油的质量,应进行全分析试验。当按照主要的特征参数来监督油的质量时,应进行简化试验。其试验项目有物理性能试验和化学性能试验。
(2)电气特性试验,包括电气强度试验和介质损失正切值的试验。电气强度试验即测量绝缘油的瞬时击穿电压,试验设备与交流耐压试验设备相同。试验时,在绝缘油中放入标准电极,在电极间加工频电压,当电压升到一定值时,电极间发生明显的火花放电——击穿,这个开始的击穿电压便是绝缘油的击穿强度。介质损失正切值试验(简称油介损)是使用高压电桥配以专用电桥在工频电压下进行。当受潮,纤维、尘埃和游离炭存在时,将使击穿强度大为降低,介损增大。
变压器油在电场作用下引起的能量损耗,称为油的介质损耗因数,通常在规定的条件下
测量变压器油的介质损耗因数,并以介质损失角正切tgδ表示。测量绝缘油的介质损失角正切,能灵敏地反映绝缘油在电场、氧化、日照、高温等因素作用下的老化程度,也能灵敏地发现绝缘油中含有水分、或混入其他杂质时,所生成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多等现象。因此,绝缘油的tgδ试验是一项重要的电气特性试验。它可反映油中极性杂质含量和受潮情况,可进一步检验油的绝缘,氧化和精致程度。 变压器油的介质损耗因数可以用下式表示:
tgδ=1.8×1012γ/εf
式中
γ—体积电导系数;
ε—介质常数;
f —电场频率。
由上式可知,油的介质损耗因数正比于电导系数γ,因此分析油介质损耗因数超标或有大的增长趋势的原因,也应主要从分析绝缘油的电导系数γ变化情况入手。
1.油质老化程度较深
油质老化将引起油中酸值的增大、油的粘度减小、界面张力的减小等。但目前油介质损 耗因数偏大的变压器,绝大多数是运行时间不长的变压器,由老化引起油介质损耗因数升高 比较少见。
2.油的含水量增加引起介质损耗因数增大对于纯净的油来说,当油中含水量较低(如30
~40μg/L )时,对油的tgδ值的影响不大,只是当油中含水量较高时才有十分显著的影响,如图1所示。当油中含水量大于60μg/L 时,其介质损耗因数急剧增加。
原因分析
变压器油在电场作用下引起的能量损耗,称为油的介质损耗,通常在规定
的条件下测量变压器油的损耗,并以介质损失角正切
tgδ表示。测量绝缘油的
介质损失角正切,能灵敏地反映绝缘油在电场、氧化、日照、高温等因素作用
下的老化程度,也能灵敏地发现绝缘油中含有水分、或混入其他杂质时,所生
成的极性杂质和带电胶体物质逐渐增多等现象。因此,绝缘油的
tgδ试验是一
项重要的电气特性试验。变压器油的介质损耗可以用下式表示:
tgδ=1.8×1012γ/εf
式中γ—体积电导系数;
ε—介质常数;
f —电场频率。
由上式可知,油的介质损耗因数正比于电导系数γ,因此分析油介损超标
或有大的增长趋势的原因,也应主要从分析绝缘油的电导系数γ变化情况入手。
1.1
油中浸入溶胶杂质
变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质,在安装过程中可
能再一次浸入溶胶杂质(如采用了黑色橡胶管等),在运行中还可能产生溶胶
杂质。根据调查,原变压器油运行一段时间以后出现油介损增大的原因,主要
是由于变压器原油生产厂家对油品的管理混乱,变压器残油回收利用不当,致
使含有溶胶杂质的变压器残油混入变压器原油中。油中存在溶胶后,引起电导
系数可能超过介质正常电导的几倍或几十倍,从而导致油
tgδ值增大。
电器绝缘油包括变压器油, 电容器油, 电缆油和开关油(断路器等). 这类油通常称为电器用油或绝缘油. 变压器油有以下几种主要作用: (1) 绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可免受潮气的侵蚀。
(2) 散热作用 变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,保证变压器正常运行。
(3) 消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温作用下能分触了大量气体,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。
对变压器油的性能通常有以下要求:
(1) 密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。
(2) 粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会降低闪点。 (3) 闪点应尽量高,一般不应低于135℃。
(4) 凝固点应尽量低。
(5) 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好,以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。
(6) 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。
(7) 安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉淀物表示,它代表油抗老化的能力。
相对介电常数(relative dielectric constant),表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比,该值也是材料贮电能力的表征。也称为相对电容率。不同材料不同温度下的相对介电常数不同,利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件。
tgδ : 油样介质损耗角正切值;
Cx :油样油杯的电容值;
εr :相对介电常数,它是根据电容值换算而得到的;
上述三参数所用的试验源为交流电压源
Rx :油样的绝缘电阻;
ρ :油样的体积电阻率,它是根据绝缘电阻换算而得到的
判断绝缘油的老化程度主要是老化后油的酸值及tgδ的增量。老化不太严重的变压器油可用白土精制、过滤,以恢复其性能。严重老化后,则需采用与精炼绝缘油相似的方法进行再体积电阻率
体积电阻率,是材料每单位立方体积的电阻,该试验可以按如下方法进行:将材料在500伏特电压下保持1分钟,并测量所产生的电流,体积电阻率越高,材料用做电绝缘部件的效能就越高。
损耗因子也指耗损正切,是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度,一般情况下都期望耗损因子低些好
相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后,用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx 。然后相对介电常数可以用下式计算
εr=Cx/C0
一般衡量电性能的指标有以下几个方面。 1. 介电强度,在连续升高的电压下电极间试样被击穿时电压与试样厚度之比,单位KV/mm 2. 介电常数,以塑料为介质时的电容与以真空为介质的电容之比 3. 介电损耗,表征该绝缘材料在交流电场下能量损耗的一个参量,是外施电压与通过试样的电流之间的余角正切。
4. 体积电阻系数和表面电阻系数
5. 耐电弧性,表示塑料对电弧,电火花的抵抗能力,塑料的耐电弧 性常以烧焦的时间(s )表示
为了使绝缘油能起作用,要求绝缘油具备一定的性能。设备电压等级越高,容量越大,对绝缘油性能要求越高。由于运行中的油受正常运行电压和过电压的作用,同时还受到温度、湿度、氧化和杂质的作用,其性能将逐渐变坏,影响设备的电气性能,因此必须定期地对绝缘油进行试验,监督油质的变化。根据目的和内容,可分为理化和电气特性试验。
(1)理化特性试验,包括全分析试验和简化分析试验。对每批新到的绝缘油,或当带油设备发生故障时,或在认为有必要的特殊情况下,为了检查油的质量,应进行全分析试验。当按照主要的特征参数来监督油的质量时,应进行简化试验。其试验项目有物理性能试验和化学性能试验。
(2)电气特性试验,包括电气强度试验和介质损失正切值的试验。电气强度试验即测量绝缘油的瞬时击穿电压,试验设备与交流耐压试验设备相同。试验时,在绝缘油中放入标准电极,在电极间加工频电压,当电压升到一定值时,电极间发生明显的火花放电——击穿,这个开始的击穿电压便是绝缘油的击穿强度。介质损失正切值试验(简称油介损)是使用高压电桥配以专用电桥在工频电压下进行。当受潮,纤维、尘埃和游离炭存在时,将使击穿强度大为降低,介损增大。