dl41891絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測(cè)定法文件

1、絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測(cè)定法 DL 41891 中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL 41891 絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測(cè)定法 中華人民共和國(guó)能源部1991-10-04批準(zhǔn) 1992-04-01實(shí)施 本標(biāo)準(zhǔn)參照采納國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC897(1987)絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓測(cè)定法 制訂的。 1主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩個(gè)試驗(yàn)方法，即方法A和方法B，用來評(píng)定絕緣液體在不對(duì) 稱電場(chǎng)中經(jīng)受標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊的電氣強(qiáng)度。 方法A步進(jìn)試驗(yàn)法：用來提供在特定條件下，絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓 的可能值。 方法B序貫試驗(yàn)法：這是一種統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)法，用來檢驗(yàn)絕緣液體在某一給定 的雷電沖擊電壓作用下的擊穿概率的假設(shè)。

2、本標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)于使用過的和未使用過的絕緣液體。被試絕緣液體在40時(shí)的粘 度應(yīng)低于700mm2/s。 兩種方法均可使用正、負(fù)兩種極性的沖擊。但用于推斷化學(xué)組份對(duì)絕緣液體雷 電沖擊擊穿電壓的阻礙時(shí)，用負(fù)極性沖擊為宜。 此兩種方法要緊用于建立評(píng)定絕緣液體雷電沖擊擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)程序。它們均 可用來推斷絕緣液體的耐雷電沖擊特性和由于生產(chǎn)工藝改進(jìn)、組份發(fā)生變化或油源 不同時(shí)，雷電沖擊擊穿電壓值的變化。 2引用標(biāo)準(zhǔn) GB311.1311.6 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合 GB7597電力用油(變壓器油、汽輪機(jī)油)取樣方法 3意義 3.1在電氣設(shè)備中使用的絕緣液體，運(yùn)行中可能要承受疊加于工頻電壓之上的瞬態(tài) 操作電壓或

3、雷電沖擊電壓的作用。 如此的瞬態(tài)電壓不管是單向的依舊振蕩的，其結(jié)果必將是一個(gè)正極性或負(fù)極性 的瞬態(tài)電壓作用過程。因此，應(yīng)該明白絕緣液體在這些條件下的特性。 然而，在試油杯中用針-球電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要得到?jīng)_擊擊穿電壓與實(shí)際絕緣系 統(tǒng)中絕緣液體的擊穿性能之間的關(guān)系，還需要做更多的工作。 3.2絕緣液體的沖擊擊穿是一個(gè)至今尚未弄清的復(fù)雜現(xiàn)象。概而言之，擊穿需要激 發(fā)和預(yù)擊穿擾動(dòng)的傳播(流柱)。 由于擊穿電壓取決于電壓波形、電壓作用時(shí)刻和電場(chǎng)分布等因素，因此，為得 到有可比性的結(jié)果。所有這些因素都要有明確規(guī)定并要嚴(yán)格操縱。盡管如此，其結(jié) 果仍可能產(chǎn)生較大的分散性，可認(rèn)為這種分散性與預(yù)擊穿機(jī)理的隨機(jī)性有關(guān)

4、。 圖 1 試油杯結(jié)構(gòu)圖 1標(biāo)準(zhǔn)厚度規(guī)；2有機(jī)玻璃罩； 3有機(jī)玻璃筒；4針極；5鋼球； 6磁體；7有機(jī)玻璃座 3.3在對(duì)稱電場(chǎng)中，擊穿特性不受施加電壓極性的阻礙；但在不均勻電場(chǎng)中，施加 電壓的極性對(duì)擊穿特性卻有顯著的作用，特不是對(duì)針-球電極，其極性效應(yīng)尤為顯 著。實(shí)踐證明，在這種電場(chǎng)分布中，液體的化學(xué)成分對(duì)負(fù)沖擊擊穿特性起主 要作用。 因此，為了區(qū)分不同絕緣液體中化學(xué)組分的阻礙，應(yīng)使用上述的針-球電極結(jié) 構(gòu)。 3.4沖擊擊穿電壓取決于波頭時(shí)刻，因此，上述方法規(guī)定只能用1.2/50s的標(biāo)準(zhǔn) 波。 3.5與工頻擊穿電壓不同，針-球電極的沖擊擊穿電壓，一般情況下與水分、顆粒等 各類雜質(zhì)含量無(wú)關(guān)。因此

5、，只要雜質(zhì)含量不超過液體的可使用極限即可，此處不做 專門規(guī)定。 4儀器 4.1沖擊電壓發(fā)生器 沖擊電壓發(fā)生器應(yīng)能產(chǎn)生“正”、“負(fù)”極性可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)雷電全波(1.2 30%/5020%s)；沖擊電壓發(fā)生器的額定電壓應(yīng)不小于300kV；輸出能量在 0.120kJ之間(用較小輸出能量的為宜)。沖擊電壓發(fā)生器最好帶有點(diǎn)火球隙，以 便操縱升壓時(shí)的步長(zhǎng)。 4.1.1沖擊電壓值的調(diào)整。沖擊電壓峰值可用精確度為1%的手動(dòng)充電裝置進(jìn)行調(diào) 整，用精確度為0.5%的自動(dòng)觸發(fā)裝置來進(jìn)行調(diào)整就更好了。 4.1.2沖擊電壓的測(cè)量。沖擊電壓應(yīng)依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 311.1311.6中的“第三部 分 測(cè)量裝置”的規(guī)定來進(jìn)行測(cè)量。

6、測(cè)量時(shí)，用通過精確校準(zhǔn)的電阻分壓器與峰值電壓 表配合使用比單獨(dú)使用示波器優(yōu)越。測(cè)量系統(tǒng)可按規(guī)定用球隙法校正，沖擊電壓峰 值測(cè)量誤差應(yīng)不超過3%。 4.2試油杯 試油杯結(jié)構(gòu)圖見圖1，它應(yīng)滿足以下要求： 4.2.1由一裝有垂直電極間隙的容器組成，該容器應(yīng)可盛裝約300mL液體。其金屬 部件僅限于電極及其支撐部分，其余部件最好采納透明材料。 4.2.2應(yīng)易于安裝、拆卸和清洗，且不漏油，易于更換電極，其尺寸應(yīng)保證油杯外 部的閃絡(luò)電壓大于250kV。 4.2.3所用絕緣材料必須有較高的介電強(qiáng)度，在80溫度下耐熱性穩(wěn)定，能與被試 絕緣液體相容，能耐溶劑及一般清洗劑。 4.2.4電極間隙由可調(diào)節(jié)距離的針-球

7、結(jié)構(gòu)構(gòu)成，球電極采納直徑為12.513mm經(jīng) 拋光的軸承用鋼球。它由一個(gè)固定在支座上的磁鐵定位。針極采納尖端曲率半徑為 4070m的鋼針，用顯微鏡來檢查尖端的形狀和曲率半徑，兩電極同心度要好， 附錄B給出了測(cè)量曲率半徑的一種方法。 5試劑 正庚烷：分析純。 6預(yù)備工作 6.1采樣 依照GB 7597進(jìn)行絕緣液體的樣品采樣。 6.2油杯的清洗 試油杯的所有部件(包括球電極和針電極)都應(yīng)該用正庚烷除油污。再用洗滌劑 清洗，然后，依次用自來水、蒸餾水沖洗。最后用無(wú)油干燥壓縮空氣干燥各部件， 亦可放在潔凈的烘箱(溫度不高于80)內(nèi)烘干，并保存在干燥器內(nèi)備用。 按上述步驟所預(yù)備的油杯即可用于試驗(yàn)。在新樣

8、品進(jìn)行試驗(yàn)往常，重復(fù)上述清 洗程序。 6.3試驗(yàn)的預(yù)備 6.3.1試驗(yàn)前，先按6.2條中所述方法備好試油杯和電極。 6.3.2試樣在試驗(yàn)室內(nèi)放置一段時(shí)刻，待油和氣室溫相近方可試驗(yàn)，室溫為1530 之間為宜。試樣注入油杯時(shí)，應(yīng)緩緩沿油杯內(nèi)壁流入，注意切勿有氣泡產(chǎn)生。 6.3.3調(diào)整電極間隙距離。首先輕輕地將兩電極接觸?？捎脷W姆表檢查其是否接 觸。然后，將上端針電極提起，插入誤差不大于0.1mm的標(biāo)準(zhǔn)厚度規(guī)，固定針電 極到所要求的間隙位置。沖擊電壓發(fā)生器的輸出施加于針電極上端，球電極下端 接地，接 地線要盡量短。 7方法A步進(jìn)試驗(yàn)法 7.1方法概要 將一個(gè)1.2/50s的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓，通過針-

9、球電極系統(tǒng)施加于被試絕緣 液體。按一定級(jí)電壓逐步升高施加電壓，直至擊穿發(fā)生。共取得五個(gè)擊穿值，取 它們的算術(shù)平均值作為該試樣的雷電沖擊擊穿電壓值。 7.2試驗(yàn)步驟 7.2.1按6.3條要求做好試驗(yàn)前的預(yù)備。試驗(yàn)開始前，液體樣至少靜止5min。 7.2.2依照表1按電極間隙為15mm時(shí)的預(yù)期擊穿電壓值(Ue)，選擇合適的試驗(yàn)起始 電壓值(Ui)、級(jí)電壓和電極間隙。 表 1 起始電壓和間隙的選擇 注：為了便于比較不同的變壓器油，建議對(duì)國(guó)內(nèi)使用的變壓器油的電極間隙，在負(fù) 極性下采納15mm，在正極性下采納25mm。 7.2.3首先施加起始電壓Ui(選定極性)，然后逐級(jí)升壓，直至擊穿。在每級(jí)電壓 水平

10、上僅對(duì)試樣施加一次沖擊，在所施加的兩次沖擊電壓之間至少應(yīng)間隔 1min，直至擊穿。 7.2.4重復(fù)7.2.3條步驟，直至得到五個(gè)擊穿值。每次擊穿后，更換試樣，更換針極 并轉(zhuǎn)動(dòng)球極，球極經(jīng)五次擊穿后也要更換。 7.2.5在發(fā)生擊穿之前，試樣至少已同意了三次沖擊試驗(yàn)才算有效。若擊穿發(fā)生在 三次沖擊之前，則應(yīng)依照情況將起始電壓降低5kV或10kV重新進(jìn)行試驗(yàn)。 7.2.6記下五次擊穿時(shí)的各電壓峰值，將其算術(shù)平均值作為擊穿電壓值。 7.2.7當(dāng)試樣的擊穿電壓Ue不能預(yù)先確定時(shí)，則使用15mm的間隙50kV起始電壓 和10kV級(jí)電壓。 假如用15mm間隙時(shí)，試樣的擊穿值高于油杯的閃絡(luò)電壓(約250kV)

11、，則將間 隙減到10mm。必要的話，還可減到5mm。 7.3周密度 用下述規(guī)定推斷測(cè)定結(jié)果的可靠性(95%置信水平)。 重復(fù)性：同一樣品重復(fù)測(cè)定的兩個(gè)結(jié)果(五次擊穿電壓的算術(shù)平均值)之差，不 應(yīng)大于兩個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值的7%(負(fù)極性)和15%(正極性)。 再現(xiàn)性：不同試驗(yàn)室對(duì)同一樣品分不提出的兩個(gè)結(jié)果(五次擊穿電壓的算術(shù)平 均值)之差，不應(yīng)大于兩個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值的10%(負(fù)極性)和30%(正極性)。 若兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果之差超出所給數(shù)值，則需重新試驗(yàn)，并校準(zhǔn)儀器。 7.4報(bào)告 a.本標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)及所用的方法。 b.樣品牌號(hào)、試驗(yàn)室溫度、濕度。 c.電極間隙距離。 d.沖擊電壓的極性、起始的峰值電壓和

12、級(jí)電壓。 e.每次擊穿時(shí)的峰值電壓。 f.平均擊穿電壓 g.平均標(biāo)準(zhǔn)偏差 。 式中：Xi第i次的擊穿電壓，kV。 8方法B序貫試驗(yàn)法 8.1方法概要 對(duì)某種絕緣液體施加一雷電沖擊電壓，當(dāng)其峰值接近于方法A所測(cè)得的擊穿電 壓時(shí)，可能使該絕緣液體發(fā)生擊穿，也可能不發(fā)生擊穿。因此，應(yīng)引入擊穿概率P 的概念，它是未知的沖擊電壓U的函數(shù)。 序貫試驗(yàn)法是把試樣的雷電沖擊電壓擊穿概率P與一個(gè)任選值進(jìn)行比較(此任 選值可設(shè)為P0)，并檢驗(yàn)零假設(shè)H0：PP0對(duì)備擇假設(shè)H1：PP0(見附錄A)。 本方法是對(duì)被試驗(yàn)絕緣液體多次重復(fù)施加恒定峰值的沖擊電壓，直至出現(xiàn)擊穿。然 后，再更換樣品，重復(fù)進(jìn)行上述試驗(yàn)，并將結(jié)果畫

13、在判定圖上(見圖2)。上述試驗(yàn) 進(jìn)行到作出拒絕或同意零假設(shè)(H0)為止。若完成了85次沖擊后，仍得不出 結(jié)論時(shí)，則需降低電壓，重新試驗(yàn)。 圖 2 判定圖 8.2試驗(yàn)步驟 8.2.1用適當(dāng)?shù)膒0值和附錄A規(guī)定的參數(shù)值畫出判定圖。 8.2.2選擇雷電沖擊電壓峰值U0(可用比由方法A確定的平均擊穿電壓低兩個(gè)級(jí)的 電壓值)，并調(diào)整沖擊電壓發(fā)生器輸出為U0。 8.2.3按6.2、6.3條規(guī)定預(yù)備好試油杯并調(diào)節(jié)電極間隙到所要求的值。 8.2.4待被測(cè)試樣至少靜止5min后，施加第1個(gè)已選定極性和峰值U0的沖擊電壓， 若現(xiàn)在擊穿未發(fā)生，至少待1min后，再加第2次沖擊電壓，直至擊穿發(fā)生。 8.2.5在每次擊

14、穿后，更換試樣，更換針極并轉(zhuǎn)動(dòng)球極，球經(jīng)5次沖穿后也應(yīng)更換。 8.2.6將每個(gè)樣品每次擊穿放電與所加沖擊次數(shù)的結(jié)果畫在判定圖上。 8.2.7當(dāng)描出的試驗(yàn)曲線落在D1和D2兩直線所夾區(qū)域時(shí)則不能判定，必須接著試 驗(yàn)。一般，當(dāng)施加85次沖擊后仍作不出決定，則應(yīng)在降低5kV或10kV電壓水平 后重新試驗(yàn)。 假如試驗(yàn)曲線與D1相交，則同意零假設(shè)H0：PP0。 假如試驗(yàn)曲線與D2相交，則拒絕零假設(shè)，而同意備擇假設(shè)H1：PP0。 8.3報(bào)告 a.本標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)及所用的方法。 b.樣品牌號(hào)、試驗(yàn)室溫度、濕度。 c.電極間隙距離。 d.沖擊電壓的極性和選定的沖擊電壓峰值。 e.選取的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 f.判定圖和試驗(yàn)

15、結(jié)果。 g.結(jié)論。 附 錄 A 序貫試驗(yàn)法簡(jiǎn)介及判定圖的構(gòu)成法 (參考件) A1本附錄簡(jiǎn)述了序貫試驗(yàn)法的原理并給出了畫判定圖的方法。 A2符號(hào)講明： P(U)或P：在沖擊電壓為U時(shí)，絕緣液體的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊擊穿概率。 P0：對(duì)應(yīng)于可同意的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的任選擊穿概率。 P1：低于P0的擊穿概率，該值的選擇考慮了所加試驗(yàn)電壓的精確度等阻礙 因素。 P2：高于P0的擊穿概率，該值的選擇考慮了所加試驗(yàn)電壓的精確度等阻礙 因素。 H0：零假設(shè)：PP0。 H1：備擇假設(shè)：PP0，此假設(shè)相關(guān)于零假設(shè)。 ：H0為真，拒絕H0的概率。 ：H1為真，同意H0的概率。 n：施加的沖擊次數(shù)。 dn：施加n個(gè)沖擊后觀測(cè)到的擊

16、穿放電次數(shù)。 An：同意數(shù)。 Rn：拒絕數(shù)。 注：P的數(shù)值在任何情況都難以得到，序貫試驗(yàn)的目的不是要確定那個(gè)概率， 而是要在工業(yè)實(shí)踐中通過一個(gè)加速程序與一確定的概率P0相比較，對(duì)絕緣液體給 出一個(gè)令人中意的耐雷電沖擊水平的信息。 A3方法簡(jiǎn)介及判定圖繪制法： A3.1本附錄中分析絕緣液體擊穿概率問題是一個(gè)假設(shè)檢 驗(yàn)問題。是在對(duì)試樣施加一個(gè)恒定峰值電壓U的標(biāo)準(zhǔn)雷電波(1.2/50s)的條件下， 把試樣的擊穿概率P與一個(gè)任選值P0進(jìn)行比較，檢驗(yàn)零假設(shè)H0：PP0對(duì)備擇 假設(shè)H1：PP0，得出是同意或拒絕H0的推斷，依舊接著做試驗(yàn)。 A3.2考慮到所加沖擊試驗(yàn)電壓產(chǎn)生的誤差及其他一些誤差因素的阻礙，

17、取P1 P0，P2P0，把上述假設(shè)檢驗(yàn)問題轉(zhuǎn)化為檢驗(yàn)零假設(shè)H0：PP1對(duì)備擇假設(shè)H1： PP2，而對(duì)如此一個(gè)復(fù)雜假設(shè)檢驗(yàn)問題又能夠簡(jiǎn)化為下面的簡(jiǎn)單假設(shè)檢驗(yàn)問題 ：H0：P=P1對(duì)H1：P=P2。 A3.3設(shè)L為概率比，并定義 式中 L1當(dāng)P=P1時(shí)，一組觀測(cè)值所得的概率； L2當(dāng)P=P2時(shí)，一組觀測(cè)值所得的概率。 序貫試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)的任一時(shí)期計(jì)算L并做如下的規(guī)定： 如LA時(shí)，則H0被同意； 如LR時(shí)，則H0被拒絕； 如ALR時(shí)，進(jìn)一步觀看，接著進(jìn)行試驗(yàn)。 A和R的選擇：當(dāng)P=P1時(shí)，拒絕H0的概率為，而當(dāng)P=P2時(shí)，同意H0 的概率為。 A和R的近似計(jì)算公式為 通常當(dāng)PP1時(shí)，拒絕H0的概率經(jīng)常

18、是小于或等于，而當(dāng)PP2時(shí)， 同意H0的概率經(jīng)常是小于或等于。 A3.4當(dāng)P=P1時(shí)，n次沖擊出現(xiàn)dn次擊穿概率為 當(dāng)P=P2時(shí)，n次沖擊產(chǎn)生dn擊穿概率為 因此，概率比為 假設(shè)在n次沖擊后LA，則： 關(guān)于觀看到的擊穿數(shù)dn，上式中dnh1+Sn，式中h1和Sn是由下式?jīng)Q定的常 數(shù)，即 (A1) (A2) 令 Anh1+Sn 則當(dāng)dnAn時(shí)滿足LA條件，就同意零假設(shè)H0，因此An稱為合格判定數(shù)。 A3.5現(xiàn)在假設(shè)在n次沖擊后LR，用與上述同樣的方法dnh2+Sn，而h2由 公式計(jì)算為 (A3) 令 Rnh2+Sn 當(dāng)dnRn時(shí)，滿足LR條件，零假設(shè)H0被拒絕，Rn稱為不合格判定數(shù)。 A3.6n次沖擊后的試驗(yàn)結(jié)果，可用點(diǎn)(n,dn)在n和dn的坐標(biāo)圖上表示。此外，An 和R