當前國内電力行業測定絕緣油的(de)擊穿電壓采用(yòng)了(le)幾種不同的(de)方法和(hé)标準，各方法之間有明(míng)顯的(de)差異，導緻測定結果不同。各部門對(duì)方法和(hé)标準的(de)認識、理(lǐ)解不盡統一，對(duì)結果的(de)解釋也(yě)不盡相同。本文拟就測定方法的(de)統一以及結果的(de)分(fēn)析判斷作些探討(tǎo)。
1　測試方法
1．1　标準的(de)比較
　　目前關于絕緣油擊穿電壓測試方法的(de)标準比較常用(yòng)的(de)有GB／T507—1986《電氣用(yòng)油絕緣強度測定法》和(hé)DL／T429—1991《電力系統油質試驗方法》，其中GB／T507—1986主要參照(zhào)IEC 156《絕緣油電氣強度測定方法》制定，與IEC156差别很小。GB／T507—1986和(hé)DL／T429—1991這(zhè)兩種标準的(de)測試方法（前者簡稱“方法一”，後者簡稱“方法二”）差别較大(dà)，主要差别有兩點：一是電極形狀不同，方法一采用(yòng)球形和(hé)球蓋形電極，方法二的(de)電極爲平闆倒角形；二是測定油杯容量不同，方法一規定油杯容積爲300～500 mL，而方法二規定油杯容積不得(de)小于200 mL（DL／T429—1991的(de)附錄中另有小電極、小油杯、小間隙的(de)試驗方法）。在DL／T429—1991中有一條注釋：“經過濾處理(lǐ)，脫氣和(hé)幹燥後的(de)油及電壓高(gāo)于220 k V以上的(de)電力設備，應按GB507《電氣用(yòng)油絕緣強度測定法》，采用(yòng)球蓋形電極進行試驗。”這(zhè)兩種方法的(de)應用(yòng)在相關變壓器油質量測定标準中有明(míng)顯的(de)規定：GB／T 2536—1990《變壓器油》和(hé)SH0040—1991《超高(gāo)壓變壓器油》中規定擊穿電壓的(de)測定采用(yòng)方法一；在GB／T7595—2000《運行中變壓器油的(de)質量标準》中規定擊穿電壓的(de)測定采用(yòng)方法一或方法二；在GB／T50150—1991《電氣設備安裝工程電氣設備交接試驗标準》中規定絕緣油的(de)電氣強度試驗采用(yòng)方法一，但試驗電極采用(yòng)平闆倒角形電極。
1．2．1　現狀
　　據筆者調查了(le)解，目前國内電力行業，尤其是供電系統和(hé)安裝系統，絕大(dà)多(duō)數采用(yòng)方法二測試絕緣油擊穿電壓，即以平闆倒角形電極和(hé)較小的(de)油杯進行測試，但又忽略了(le)DL／T429—1991中的(de)注釋，無論是什(shén)麽狀态的(de)油，從什(shén)麽電壓等級的(de)電氣設備中采集的(de)油樣，統統都用(yòng)方法二進行測試。
1．2．2　原因分(fēn)析
　　在電力系統中基本上采用(yòng)方法二測試絕緣油擊穿電壓，這(zhè)種狀況的(de)形成有曆史沿革的(de)原因，也(yě)有方法一用(yòng)油量大(dà)的(de)原因。
　　多(duō)年來(lái)，各用(yòng)油部門一直采用(yòng)方法二進行擊穿電壓的(de)測試，相應的(de)試驗設備（如電極、油杯）都爲适應方法二而設計。要嚴格執行标準，針對(duì)不同油樣，随時(shí)更換油杯、電極，必須對(duì)測試設備進行更新改造，這(zhè)給試驗人(rén)員(yuán)增添了(le)許多(duō)麻煩。絕大(dà)多(duō)數情況下(xià)，試驗人(rén)員(yuán)就用(yòng)一種電極、一種油杯測試所有油樣，若試驗結果能滿足不同等級要求的(de)絕緣油擊穿電壓标準，這(zhè)也(yě)是一種不錯的(de)選擇，而且不會産生任何分(fēn)歧，但是，如果測定值介于合格與不合格之間，麻煩就出現了(le)。例如，需測定一台500kV運行中變壓器油的(de)擊穿電壓，采用(yòng)平闆倒角形電極和(hé)小油杯，以及相配套的(de)升壓設備等試驗設備，電極之間距離2．5 mm，測定的(de)結果爲46 k V，這(zhè)顯然不滿足GB／T7595—2000規定的(de)擊穿電壓不小于50 k V的(de)要求。但是此時(shí)并不能判斷此油樣不合格，因爲按照(zhào)DL／T429—1991中的(de)注釋規定，電壓高(gāo)于220 kV的(de)電氣設備的(de)油擊穿電壓試驗應按方法一進行。要判斷此油樣是否合格，就必須再取樣，用(yòng)球蓋形電極和(hé)大(dà)油杯進行試驗。這(zhè)樣無疑給試驗工作帶來(lái)更大(dà)的(de)麻煩。有些單位則采取加深本體油處理(lǐ)的(de)手段，仍用(yòng)平闆倒角形電極，直至測定值合格爲止。這(zhè)樣做(zuò)使絕緣油的(de)絕緣性更可(kě)靠，但卻加大(dà)了(le)處理(lǐ)成本，是極不經濟的(de)。用(yòng)平闆倒角形電極、球形電極和(hé)球蓋形電極測得(de)的(de)擊穿電壓值有顯著的(de)差異，GB／T7959—2000附錄B中對(duì)采用(yòng)3種電極測定的(de)擊穿電壓值進行了(le)比較：采用(yòng)球形電極比采用(yòng)平闆倒角形電極約高(gāo)6 k V；采用(yòng)球蓋形電極比采用(yòng)平闆倒角形電極高(gāo)3～6 k V；當油的(de)擊穿電壓值在30 k V以下(xià)時(shí)，球形和(hé)平闆倒角形電極的(de)測定值基本一緻。但這(zhè)隻是一種統計規律，不能簡單地把采用(yòng)平闆倒角形電極測得(de)的(de)擊穿電壓值都加上3～6 kV，對(duì)單個(gè)油樣來(lái)說差别可(kě)能很大(dà)，也(yě)可(kě)能很小。
　　方法一用(yòng)油量大(dà)，需從電氣設備中多(duō)次取樣，對(duì)于互感器、電抗器和(hé)少油開關等少油電氣設備，多(duō)次取樣後，油量不足就必須補油。因此很多(duō)單位都選擇方法二，以小油杯進行測試。
1．3　試驗方法的(de)改進建議(yì)
　　a）方法标準應向國際标準靠攏。目前IEC156的(de)試驗方法是得(de)到世界上大(dà)多(duō)數國家承認的(de)，其通(tōng)用(yòng)性、先進性不容置疑。在标準化(huà)工作中，優先采用(yòng)先進的(de)、國際通(tōng)用(yòng)的(de)标準制訂本國的(de)标準是一條很重要的(de)原則，GB／T507—1986基本上是參照(zhào)IEC156制訂的(de)，要求基本相同。
　　b）考慮到運行中電氣設備的(de)油量稍少及測試油杯的(de)容量稍小對(duì)測試結果影(yǐng)響不大(dà)的(de)情況，可(kě)對(duì)GB／T507—1986中油杯容量的(de)限制放寬，例如從300～500 mL放寬至200～500 mL。
　　c）方法一比方法二更接近于絕緣油的(de)實際使用(yòng)情況，充油電氣設備中發生油隙擊穿是在場(chǎng)強較高(gāo)又相對(duì)集中的(de)區(qū)域，與球形或球蓋形電極間隙更相似，而不同于平闆倒角形電極間隙。
2　影(yǐng)響試驗結果的(de)主要因素
　　嚴格地講，不含水(shuǐ)分(fēn)、灰塵和(hé)纖維等雜(zá)質的(de)純淨油，擊穿起始于個(gè)别油分(fēn)子在電場(chǎng)中的(de)極化(huà)、電離，其化(huà)學組成對(duì)擊穿電壓影(yǐng)響不大(dà)，不同牌号和(hé)産地的(de)絕緣油應該具有大(dà)緻相同的(de)擊穿電壓，并且同一試樣平行試驗結果的(de)分(fēn)散性也(yě)不大(dà)，擊穿電壓值能達到200 k V以上（電極距離2．5 mm）。但實際應用(yòng)中的(de)油和(hé)“純淨油”有極大(dà)的(de)不同，用(yòng)目前世界上最先進的(de)淨化(huà)設備多(duō)次處理(lǐ)後的(de)絕緣油，其含水(shuǐ)量也(yě)往往大(dà)于2 mg／kg，每100 mL油中長(cháng)度大(dà)于5μm的(de)雜(zá)質顆粒不少于數千個(gè)；另外在取樣測定過程中油樣也(yě)不可(kě)避免地與周圍大(dà)氣接觸，大(dà)氣中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、飄塵會不可(kě)避免地混入油中。這(zhè)些油中的(de)雜(zá)質和(hé)溶解于油并與油分(fēn)子緊密結合的(de)水(shuǐ)分(fēn)子，在純淨的(de)油分(fēn)子遠(yuǎn)未在電極之間極化(huà)和(hé)電離之前，就沿電場(chǎng)強度方向排列、聚集，進而電離形成微小通(tōng)路，即所謂“小橋”，小通(tōng)路連接貫穿兩極，導緻油迅速擊穿。油中雜(zá)質越多(duō)，越易形成小橋，擊穿電壓越低。測定絕緣油的(de)擊穿電壓，實際上是在衡量絕緣油中雜(zá)質含量的(de)多(duō)少，即判斷絕緣油被污染的(de)程度。
　　油的(de)擊穿過程實際上是随機的(de)，與油隙電場(chǎng)的(de)瞬間狀态密切相關。油中雜(zá)質分(fēn)布的(de)不均勻性和(hé)雜(zá)質顆粒的(de)運動，導緻油隙間雜(zá)質顆粒的(de)分(fēn)布随時(shí)間改變而不同，因此小橋在電場(chǎng)中的(de)位置是不可(kě)預知的(de)。尤其是對(duì)于平闆倒角形電極而言，相對(duì)均勻的(de)電場(chǎng)比球形和(hé)球蓋形電極所形成的(de)同等強度的(de)電場(chǎng)所占的(de)空間體積要大(dà)得(de)多(duō)，小橋形成的(de)位置更加不可(kě)預知，形成的(de)概率也(yě)要大(dà)得(de)多(duō)。這(zhè)也(yě)是平闆倒角形電極測定油的(de)擊穿電壓值比另兩種電極的(de)測定值低的(de)根本原因。
　　由以上擊穿機理(lǐ)的(de)分(fēn)析，我們可(kě)以得(de)知油隙的(de)擊穿雖然是短暫的(de)一瞬間，其過程卻是複雜(zá)的(de)，即使是一杯試樣，在多(duō)次擊穿試驗中的(de)測得(de)值也(yě)是分(fēn)散性很大(dà)的(de)，各種試驗标準都規定取6次試驗的(de)平均值作爲試驗結果，這(zhè)種規定在一般的(de)測試中是不多(duō)見的(de)。把一些顯而易見的(de)影(yǐng)響因素作人(rén)爲的(de)嚴格規定，使這(zhè)些因素對(duì)結果的(de)影(yǐng)響維持在一個(gè)恒定的(de)水(shuǐ)平是十分(fēn)必要的(de)。
2．1　試驗儀器的(de)影(yǐng)響
　　試驗儀器包括升壓裝置（手動或自動）、油杯和(hé)電極、攪拌裝置（手動或自動）、數據輸出裝置（模拟儀表或數顯打印機）、計時(shí)裝置等，每一部分(fēn)的(de)異常都會使測定結果産生誤差，全自動的(de)儀器較好，在測定過程中基本上消除了(le)人(rén)爲因素的(de)影(yǐng)響。
2．1．1　升壓裝置
　　升壓裝置的(de)輸出電壓波形是否近似正弦波，輸出電壓是否與輸出顯示一緻，對(duì)結果的(de)準确性有很大(dà)影(yǐng)響，不同的(de)測試儀器，其升壓裝置的(de)性能必須确保符合标準的(de)規定。升壓裝置的(de)此項性能應由生産廠家在儀器的(de)設計生産中予以保證，用(yòng)戶可(kě)在選購(gòu)儀器時(shí)向生産廠家索要升壓裝置輸出電壓頻(pín)譜分(fēn)析和(hé)輸出電壓峰值的(de)檢測報告。
2．1．2　油杯和(hé)電極
　　電極的(de)形狀不同，電極周圍空間的(de)電場(chǎng)也(yě)截然不同，平闆倒角形電極之間的(de)電場(chǎng)可(kě)以大(dà)緻看成是均勻電場(chǎng)，而球形和(hé)球蓋形電極之間的(de)電場(chǎng)爲不均勻電場(chǎng)，絕緣油在不同電場(chǎng)中的(de)表現也(yě)完全不同。油杯的(de)容量大(dà)小、電極浸入絕緣油的(de)深淺都會給測定結果帶來(lái)影(yǐng)響，爲此相關标準中都有明(míng)确的(de)規定。實踐表明(míng)，電極的(de)加工和(hé)裝配水(shuǐ)平、油杯的(de)形狀和(hé)材料等不同都會給測定結果帶來(lái)明(míng)顯的(de)差異。
2．2　環境的(de)影(yǐng)響
　　大(dà)氣中的(de)飄塵和(hé)水(shuǐ)氣不可(kě)避免地要混入待測油樣中，從而使測定值偏低，因此标準中有油杯加防塵蓋和(hé)盡快(kuài)完成測定的(de)提法，有條件的(de)話(huà)，應盡可(kě)能在有空調的(de)潔淨、幹燥的(de)試驗室内進行測定，尤其是在我國南(nán)方潮濕多(duō)雨(yǔ)的(de)季節和(hé)北(běi)方沙塵較大(dà)的(de)季節，防止環境條件對(duì)測定結果的(de)影(yǐng)響。
3　對(duì)試驗結果的(de)分(fēn)析判斷
3．1　試驗數據的(de)分(fēn)散性
　　一個(gè)絕緣油油樣6次擊穿電壓試驗的(de)測定值，其分(fēn)散性是較大(dà)的(de)，根本原因在于擊穿瞬間兩個(gè)電極之間的(de)電場(chǎng)分(fēn)布狀态和(hé)絕緣油中所含雜(zá)質的(de)分(fēn)布狀态都是随機的(de)。數據處理(lǐ)中，不論6個(gè)數據分(fēn)散性有多(duō)大(dà)統統進行平均，或者按照(zhào)數處理(lǐ)原則舍棄離散值再進行平均，都不十分(fēn)合适。筆者認爲，有些儀器使用(yòng)說明(míng)中建議(yì)當6個(gè)數據的(de)标準差s≥10kV（電極距離2．5 mm）時(shí)重新取樣測定，這(zhè)一提法值得(de)推薦。較準确地說，我們測得(de)的(de)擊穿電壓值隻是說明(míng)該絕緣油在平均值附近發生電擊穿的(de)概率最大(dà)，偏離此點較多(duō)的(de)過高(gāo)值和(hé)過低值出現電擊穿的(de)概率較低，并不是說該絕緣油在此點一定被擊穿。選擇擊穿電壓值較集中的(de)範圍，取不少于6個(gè)測定值的(de)平均值作爲測定結果是較爲合理(lǐ)的(de)，這(zhè)樣更能較真實地反映絕緣油的(de)平均被污染水(shuǐ)平。
3．2　試驗數據的(de)準确性
　　得(de)到準确可(kě)靠的(de)絕緣油擊穿電壓值，是擊穿電壓試驗的(de)最終目的(de)。若對(duì)試驗結果産生懷疑，建議(yì)用(yòng)下(xià)述辦法處理(lǐ)：
　　a）檢驗升壓裝置輸出電壓波形和(hé)幅值。此項工作一般生産廠家都已做(zuò)了(le)，在正常使用(yòng)中發生變化(huà)的(de)可(kě)能性不大(dà)，在使用(yòng)中若沒有發生明(míng)顯的(de)損壞，由此引起的(de)誤差可(kě)能性很小。
　　b）在測得(de)值介于合格與不合格之間時(shí)，采用(yòng)對(duì)比試驗的(de)方法，驗證油杯和(hé)電極對(duì)結果的(de)影(yǐng)響，即同時(shí)在不同的(de)試驗室，用(yòng)不同的(de)電極和(hé)油杯測定同一油樣，在确保兩對(duì)電極間距離都是（2．5±0．1）mm的(de)前提下(xià)，測定值較高(gāo)的(de)應更接近于真值。這(zhè)是因爲隻有電極間距離過大(dà)才會使絕緣油的(de)擊穿電壓測定值的(de)誤差爲正誤差，其餘各種影(yǐng)響因素，包括電極形狀、加工精度和(hé)表面狀态，油杯的(de)材料、形狀等，都會使測定值出現負誤差，即測得(de)結果小于真值。
4　結束語
　　綜上所述，由于影(yǐng)響擊穿電壓測定的(de)因素較爲複雜(zá)，人(rén)爲作一些嚴格的(de)規定，統一測定方法，繼這(zhè)樣将可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)我國絕緣油擊穿電壓測定的(de)技術水(shuǐ)平。