击穿电压试验仪器设备

交直流试验的切换

(1) 电气、介电强度试验机器高压输出为交流电压。直流的获得方式为在原回路中串入高压硅堆，使测试回路为脉动 的直流电压。实现的过程为，硅堆已经在高压变压器的高压绝缘塔中，平时用一个短路杆把高压硅堆短接。 需要直流试验时，取出短路杆，使高压硅堆接入测试电路中，这时回路的电压为脉动的直流电压。

(2) 试验的交直流电压切换，主要取决于高压绝缘塔中的短路杆是否取出。当取出短路杆时，高压 均压球上的电压为直流电压，插入短路杆时，高压均压球上的电压为交流电压。短路杆的取出、插入参看 左侧的示意图。

(3) 在直流试验时，计算机也要选择直流状态，否则测的结果是不正确的。简单的说，交流电压与 直流电压有根号2倍的关系。

1、设备输入电压：交流 100KV (普通试验室电源均可兼容)

2、试验电压方式：交流 0--100 KV ；直流 0--100 KV；

3、电器容量：10KVA;

4、试验方法：0-100KV全量程可调;

5、击穿及耐压试验升压速率：10V/S-5KV/S

6、试验方式： 交/直流试验：1、匀速升压  2、阶梯升压  3、耐压试验

7、过电流保护装置应有足够灵敏度以保证试样击穿时在0.1S内切断电源。

8、漏电电流选择：1—100 mA可由计算机软件自由进行设定。

9、本仪器采用*的无触点原件匀速调压方式，淘汰同类产品中机械传动升压方式。

10、支持短时间内短路试验要求。(其它同类产品无此功能)

11、一次试验可以同时做5个试样。(同类产品一次试验只能做一个试样)

12、电压测量误差：≤ 2％

13、试验电压连续可调：0-100 KV

14、耐压时间设定： 0-6小时(可通过软件连续设定)

15、九级安全防护措施： 

(1) 超压保护

(2)试验过流保护 

(3)试验短路保护

(4)安全门开启保护

(5)软件误操作保护

(6)零电压复位保护

(7)试验结束放电保护

(8)独立保护接地

(9)试验完成后电磁放电

击穿电压试验仪器设备—变压器油击穿电压试验

在交流电场下，变压器油纸绝缘电压一般按照电容分布；直流电压下，一般按照电阻分布。在极性反转电压下，既有长时间的直流电压维持，又有极性反转的过程，因此，电压分布关系要相对复杂。有必要对变压器绝缘在该电压下的击穿特性和击穿机理进行深入研究。

1实验方法

1.1实验模型

实验模型如图1所示，包括高压电极、低压电极、屏蔽电极和绝缘支撑。高低压电极的直径为90mm，导角的半径为15mm，高度为50mm。屏蔽与低压电极间隙为2mm，高度为20mm避免了绝缘支架漏电流对电流测量的影响。电流测量在低压电极与屏蔽之间通过屏蔽电缆引出来获得。实验模型放置在一个绝缘筒油箱中，其中充满被实验的变压器油，高低压电极之间的油隙为试样。

1.2实验装置

实验装置如图2所示，包括正极性直流高压发生器、负极性直流高压发生器、保护电阻、烘箱、实验模型和微安表。极性反转靠正负极性直流高压发生器之间的转换开关控制。

1.3实验过程

变压器油试品首先经过脱水、脱气处理，使含水量小于l0ppm，交流击穿电压大于60kV，90℃时介质损耗小于0.4%，可以看成工程纯净变压器油。处理后的变压器油放置在烘箱中恒温。

参照实验标准，根据击穿实验的要求，本文设计了实验方案，施加电压过程如图3所示。对每个样品实验，电压施加到-V1，后开始记录实验时间。从每个电压持续时间开始时刻算起，取最小20s间隔记录实验电压与电流数值，一直到样品击穿。更换新变压器油样品，重复进行实验。

2实验结果

2.1不同油隙实验

油隙取6mm和8mm，每个油隙样品个数为10}在室温20℃下进行了极性反转电压实验。对每个间隙，都得到了10个击穿电压值，把它们(实点)标注在不击穿时施加电压过程曲线(细线)上可以得到击穿电压位置的分布情况，如图4所示。取10个样品中击穿电压相对较高的5个样品的电流作算术平均，平均电流变化曲线如图5所示。经计算，6mm油隙的击穿场强绝对值的平均值为8.33kV/mm

8mm油隙为8.9kV/mm。

图4可以说明，在20℃温度下，2种油隙的击穿没有发生在极性反转位置;随油隙距离增大，击穿电压升高。计算的击穿场强数值也出现了升高。图5可以说明，2种油隙平均电流变化规律一致，同一电压下，电流出现了明显从暂态到稳态的变化过程。

2.2不同温度实验

取油隙为8mm，在20℃、40℃、60℃、80℃和100℃5个温度点下，进行了极性反转电压实验，对每个温度点下样品个数为10。击穿场强绝对值与温度关系如图6所示。对每个温度点下的10个击穿电压值的分布情况如图7所示。

图6说明变压器油击穿场强与温度相关，在40℃以下时，随温度升高，击穿场强升高。在40℃以上时，随温度升高击穿场强下降，在40℃时出现了最大值。由图7可见，击穿电压出现时刻的概率分布不同。低温时击穿电压不出现在极性反转位置，高温时击穿经常在极性反转位置;不论低温还是高温下，击穿出现在同极性电压升高位置概率高。

在各种温度下，油隙平均电流随施加电压升高而增大。在同一电压下，平均电流随温度升高而增大，而且都出现了从暂态到稳态的变化过程，这个过程的规律相差很大。低温时电流由小到大缓慢变化，高温时电流出现了过冲，电流由大到小变化。

3离子运动与击穿规律的讨论

3.1液体电导的一般规律

作为弱极性介质，变压器油的电导一般为杂质电导。在弱电场下，杂质分子仅有极少一部分由于热振动离解而形成的正负极性的带电离子，离解的正负离子相碰撞也能复合成中性分子。液体中的离子在松弛时间内与邻近的分子束缚在一起，在某一位置作振动，而另一段时间因碰撞得到较大的动能超出邻近分子的束缚势垒时，与相邻的分子分开，迁移一个与分子尺寸可相比较的一段路径后，再次被束缚。在无电场时，离子沿各方向迁移几率相等，总体无离子电流。

3.2离子运动模型建立

从离子电导一般规律可以看出，正负离子的产生是分子热振动的结果，同时离子会复合成分子。在电场作用下，仅有一小部分过剩离子运动产生电导。由于离子的平均跃迁距离远小于极板之间的距离，所以过剩离子中的一小部分正负离子能够达到电极中和产生电极电流。

平衡(稳定)状态下，单位时间内离子数应该满足以下等式：

热离解离子数=复合离子数+中和离子数。

在单位时间内离子运动的平均距离为s，设电场间隙d为s的m倍，则暂态过程底完成需要m个单位时间。假设离子在所处的区域内均匀分布，则在第一个单位时间，热电离产生的浓度为n01，的离子，沿电场方向产生的过剩离子为△n1，这些过剩离子有s距离空间的离子能够达到极板，间隙内剩余(d-s>距离空间的过剩离子。在第二个单位时间内，会有相同浓度n01(第一个单位时间内的过剩离子与总离子数相比较可以忽略)的离子产生，沿电场方向也产生的过剩离子△n1，和相同距离s的位移，但与第一个单位时间不同的是，第一个单位时间内乘l余的过剩离子由于复合作用浓度下降到△n2同时也完成了s距离的移动。如次累计，当单位时间数增加到一定程度后，由于离子复合的作用，第一个单位时间离解的过剩离子己经不存在了，离子运动进入稳态过程。

正负过剩离子运动规律的差异会导致电场分空间非对称性;电场强度变化会导致过剩离子运动发生改变，通过弱场区域离子运动速度减慢，通过强场区的运动速度加快，也会导致电场改变，所以实际电场分布会有所差异。按照以上离子运动模型，极板电流及电场的分布与过剩离子的复合速度、离子运动速度(单位时间内离子运动的平均距离和极板间距有关。其他条件不变时，随温度增加，过剩离子复合速度和运动速度都增加，电场畸变减弱;其他条件不变时，电场强度增大，过剩离子运动速度与复合速度增加，电场畸变减弱。

3.3极性反转电压下的击穿规律

一般，击穿电压与电场畸变程度有关。电场畸变造成局部场强过高，引起局部放电或击穿，最后导致整体绝缘击穿。相同温度和场强下，油间隙在一定范围内变化不会影响电极附近离子浓度分布，场强畸变变化不大，所以在极性反转电压下，击穿场强没有出现随油间隙增加而下降的“体积效应”现象。同极性电压升高瞬间使电场畸变，无论在低温还是在高温状态下，油隙击穿概率都提高。

在极性反转过程中，高温时离子运动速度快，受离子集聚影响，电极附近电场强度增大。所以，高温时击穿会常常发生在极性反转过程中。稳态时，随温度增加，离子运动和复合速度加快，电场畸变减弱。所以低温时更容易在稳态击穿。变压器油在极性反转电压下击穿的温度特性是以上3种情况共同作用出现的结果。

结论:

在极性反转电压下，击穿场强随油间隙没有出现“体积效应”现象。变压器油击穿电压与温度相关，出现击穿电压由低到高，再由高到低的变化，在本实验温度点内，40℃出现了击穿场强的最高值。在极性反转后，流过油隙的电流出现了暂态过程，该过程随温度变化明显。采用提出的离子运动模型可以解释极性反转电压下变压器油击穿的规律。变压器油的击穿特性及其规律研究结果对