摘要：本文介绍了变压器中大量使用的绝缘油的试验项目：击穿电压和介质损失因数，并且对试验结果的准确性产生较大影响的取样环节做了详细的说明。
关键词：变压器油；试验；取样
变压器油是将石油中润滑油馏分进行各种化学和物理精制后调入有关添加剂而成的一种矿物绝缘油。
尽管变压器油用于油浸式变压器、互感器、电抗器等多种设备中，但它和变压器的的关系最为密切。首先，变压器是所有电器设备中最早使用变压器油的。其次变压器中使用变压器油的数量比其他电气设备中使用的变压器油多得多。随着电力变压器朝超高压大容量方向发展，变压器的绝对体积也在逐渐增大，用油量也在不断增加。
变压器油始终占据着变压器液体介质的统治地位。
变压器油和变压器的这种密切关系是由变压器油下列的独特功能决定的：绝缘强度高；冷却效果好；将纤维素和其他材料的氧含量减少到最低程度。
1变压器油试验的意义
为确保变压器安全可靠运行，变压器油必须充分发挥其前述功能，而要确保变压器油的功能，就要保证变压器油的质量，也就必须对变压器油做各种试验。这就是变压器油试验的意义。随着超高压大容量变压器的不断发展，变压器油试验也就越来越重要了，目前已成为变压器的一项必不可少的试验项目。下面介绍两种常见的变压器油试验：击穿电压和介质损失因数
2试验内容
2.1击穿电压
对于变压器油均匀施加电压，当电压达到某一值时，变压器油将遭受破坏而失去电阻、伴随着电弧的产生而发生导电，这一电压叫做变压器油的击穿电压，常用kV表示。
击穿电压和试验条件紧密相关，这些条件包括：施加电压的波形、频率、峰值因数、试验变压器的短路电流、电极的形状、电极间距离、电极表面形状、油杯容积、升压速度、试验时的温度、湿度。由于平行试验分散性大，故一般要做几次试验，取所有结果的平均值。这样，从油倒入油杯到首次击穿的时间、每次击穿的间隔时间、间隔期间内是否搅拌油样也都影响试验结果，成为必须严加控制的试验条件。在所有这些条件中，电极的形状、电极间距、电极表面状况对试验结果影响最为明显。可以说，不指明试验方法的击穿电压、不严格按规定条件测定的击穿电压是毫无意义的。严格的讲，不含水分和灰尘、纤维等杂质纯净油，击穿起始于个别油分子在电场中的极化、电离。其化学组成对击穿电压影响不大，不同牌号的油应该具有大致相同的击穿电压；并且同一油样平行试验结果分散性影响不大，击穿电压值均应很高。然而这种“纯净油”在实际中是不存在的。用目前国内最先进的工业用油处理设备去处理油，即使经多次处理，油的含水量也难以低于2mg/kg，每100ml油中的固体颗粒仍保持在数千个之多。在取样、入杯过程中，要想使这么干净的油不受潮、不受空气中粉尘的影响，也很困难。也就是说油中总是含有一定量的非油杂质。这些杂质常常在油分子远未电离之前先行在电极之间发生极化，沿电场方向排列起来，继而电离成为微小通路，通路连接，贯穿两极，导致油迅速击穿。油中杂质越多，击穿电压就越低。所以可以说油的击穿电压是通过油的耐受电场能力反映油、特别是新油被污染情况和处理油的洁净程度的一个试验项目。
2.2介质损耗因数
和其他绝缘材料一样，变压器油也不是理想绝缘材料。由于少量自由电荷和极性分子的存在，在高场强下，变压器油不仅通过电容电流，还通过电导电流和极化电流，消耗有功功率，这种现象被称为变压器油的介质损耗。衡量变压器油介质损耗的大小常用介质损耗因数（tanδ）。电容电流的相位比电压超前90度角，而由电容电流、电导电流和极化电流三者构成的总电流不是超前90度角，只是超前90-δ度角，即滞后于电容电流δ度角。δ被称为介质损失角，其正切tanδ为有功电流与无功电流的比值，称为介质损耗因数。由于tanδ的值通常很小，习惯上以百分数表示，常称为“介损”。
从前述定义可以看出，油品的tanδ值越小，损耗就越小；tanδ值越大，损耗就越大。一般来说，新油受到污染，运行油老化程度加深，都会使油的tanδ升高。若油中所含的水分为溶解水，则对油的tanδ没有影响；若为游离水或乳化水，则影响严重。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆tanδ值升高的油，会使变压器整体损耗增大、绝缘电阻下降，所以油的tanδ是变压器制造厂和使用单位经常监测、严加控制的项目，和击穿电压具有同等重要性。
tanδ受电压频率和温度影响明显。频率越高、温度越高，tanδ就越大。环境湿度对测试没有影响。光照虽不是试验条件，但对于tanδ影响明显，在取样中必须加以注意。光照影响tanδ的现象早已被人们发现，但影响规律和机理至今仍不很清楚。大致规律是高tanδ值的油经光照后，tanδ大副度下降，也有少数油见光后tanδ升高。
3取样方法
上面介绍了两种常见的变压器油试验，但为了保证试验结果的准确性，应对试验的各个环节加以严格控制。接下来就介绍一下比较重要但也容易被忽视的取样环节。
取样是变压器油试验的重要一环。取样方法也是试验方法的重要内容之一。有些试验项目受取样方法影响较小，如密度、运动粘度、界面张力、酸值等，而有些项目受取样方法影响较大，如介质损耗因数、含水量、含气量、溶解气体色谱分析等。
3.1取样容器
对于不同的试验项目，要用不同的容器取样。一般说来，含水量、含气量、溶解气体色谱分析用的油样要用注射器取，其他项目用的油样用棕色磨口瓶取。
用注射器取含水量、含气量测试用的油样，主要是为了隔绝空气。含水量、含气量低的油，吸潮吸气速度极快，在空气中取样或用瓶子取样，测定的结果会有较大误差。即使用注射器取样，若注射器密封不良或因磨损过甚而泄漏，也会造成含水量上升。
用棕色磨口瓶取样的优点有两个：一是能遮光，二是密封相对较好而又开启方便。对一般测试项目来说，油样见不见光，对测试结果影响不大，但对于介损因数来说，油样见光后测试结果与不见光时明显不同，指标相差10～20倍。不用棕色瓶取样，测试结果是不准确的；即使用棕色瓶取样，也不宜在阳光下长时间照射。
3.2取样部位
确定取样部位应遵循两个原则：一是样品应能代表总体，二是要从油质可能最劣的部位取样。“代表总体”就是要避免取滞留于某一死角、有受外界污染嫌疑的油。“油质最劣部位”是指当取样阀不只一个时，要使从中取出的油的质量可能为最差的一个。一般情况下，若取样阀到主体之间有管路的话，则管路中的油被认为是死角油。对于上、中、下都没有取样阀的变压器，从底部取样阀取出的油被认为是最劣可能性最大的油。
3.3取样操作
3.3.1在实际取样之前，首先要对取样容器和工具进行处理。对于新的或用过的容器和工具，若沾附有灰尘或空气，都要用自来水，蒸馏水或石油醚洗涤多遍，然后放在鼓风干燥箱里彻底干燥。要特别注意注射器芯不能卡涩。
3.3.2卸下取油阀防尘罩，用干净滤纸或棉布将出油嘴擦干净。
3.3.3套上取样工具，拧开封油螺钉，让油以适当流速流出管子，放少量油冲洗管路，然后再正式取样。
3.3.4用瓶子取样时，至少要用油涮瓶子三次。油样要尽可能取满瓶，以减少残留空气
3.3.5取样后要尽快做试验。击穿电压油样，在干燥的冬春季节，间隔时间不宜超过3天，在湿热的夏天，间隔时间越短越好，不宜从外地取样，拿回试验室去试验。
4结束语
各种试验对检测电力设备的状况是非常有效的手段，但在执行过程中，应当严格操作程序，尤其是一些容易影响结果的小环节更应注意。才能确保试验结果的权威性和正确性，做到切实为安全生产提供保驾护航的作用。
参考文献:
[1]胡启凡，《变压器试验技术》，机械工业出版社
[2]《华北电网有限公司电力设备交接和预防性试验规程》，华北电网有限公司
作者简介：巨新利（1967-），男，助理工程师，毕业于燕山大学，主要从事发电厂高压试验工作。
论文作者:巨新利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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