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绝缘油介质损耗因数的温度修正:90℃ 测量条件的控制要点

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-09-28 10:53:02 作者: 浏览次数:3645次 分类:技术文章

文章概述: 油样的介损与设备绕组的介损不是一回事。前者测的是一份液体试样,后者测的是整套绝缘系统,两个试样之间没有标准依据可以互相折算。把设备那一侧修正到基准温度的做法平移到油样上,是张冠李戴。这条边界先立住,后面 90℃ 的讨论才有落点。两个数,两套规则。 本文按两条主线展开。出处方面,逐条核对 GB/T 5654-2007 对试验温度的规定:一般试验应在 90℃ 下进行,测量温度的分辨率应在 0.25℃ 以内,达到所需试验温度的正负 1 摄氏度时应于 10 分钟内开始测量。落地方面,把 90℃ 拆成升温、起始窗口、分辨能力、均温、读数取值五段来讲,并纠三处流传口径。加减 0.5℃ 是厂家控温指标,不是标准条款。推荐电场强度下限是 0.03 千伏每毫米,不是 0.5。表 1 的分界在 500 千伏,不在 330 千伏。 判据部分给出 GB/T 7595-2017 表 1 的分档:500 至 1000 千伏的投入运行前的油不大于 0.005、运行油不大于 0.020,330 千伏及以下的投入运行前的油不大于 0.010、运行油不大于 0.040。体积电阻率同样挂在 90℃,检验方法另有仲裁口径。 产品对照部分给出太乙绝缘油介损测试仪与温度相关的参数:测试范围 10 到 110 摄氏度、分辨率 0.1 摄氏度、精度正负 1 摄氏度、交流 500 到 2000 伏 50 赫兹、介损测量范围自百万分之一量级到 4。同时写清一处边界:宽温度范围用来画特性曲线看趋势,不能用来把读数折算成 90℃ 的值去判级。

同一份油样,在 88 摄氏度测一次,在 90 摄氏度再测一次,读数能差出千分之几。运行油的判据卡在千分之四十这条线上,差值看着不大,结论却可能整个翻过来。这便是绝缘油介损对温度的敏感。现场遇到这类情形,常见的想法是找个系数折算一下。可在现行标准体系里,这个系数并不存在。

把话说得更准一些。电气设备的介损确实有修正到基准温度的做法,那是另一套规则,对象是整套绝缘系统,基准也常常不是 90℃。把那套做法平移到一份油样上,是张冠李戴。油样这一侧的规则只有一条:在 90℃ 下测,测出来是多少便报多少,判据按表 1 的档位去卡。

一、“温度修正”这四个字,先放一放

1、油样的介损同设备绕组的介损不是一回事

绝缘油介损测的是一份液体试样。它在电极杯里,在规定温度下,加上规定电压,读出来的数反映这份油里有多少可迁移的带电粒子,即水分、酸、极性老化产物与金属皂这些杂质。

设备介损测的是另一件东西。绕组、绝缘纸、油、套管全包在里面,读出来的是这套固体加液体组合的总损耗。两个数来自不同的试样,回答的也不是同一个问题。把这两个数摆在一起互相折算,没有标准依据。

2、现行标准体系没有给出温度换算公式

GB/T 5654-2007 在介质损耗因数测量那一章里确实给了一个换算公式,那是频率换算:在 40 赫兹到 62 赫兹的范围内,可以把一个频率下的结果换算到另一个频率。翻遍这份标准,对温度只字未提换算,只规定一般试验应在 90℃ 下进行。

这个对比很有意思,标准愿意给频率换算,却不给温度换算,说明温度这一项的处置思路不是测完再折算,而是在规定温度下把它测准。判据那一侧的写法也一样。GB/T 7595-2017 表 1 把这一项直接写成“介质损耗因数(90℃)”,限值是 90℃ 下的值。换到别的温度去测,得出来的数没有对应的判据可比。

3、本文要理清的两件事

其一,90℃ 这个条件在现行标准里究竟怎么规定,现场流传的几个说法哪些对不上。其二,把 90℃ 做准要拆成哪几个环节,每个环节失控会怎样改变结论。前者查出处,后者管落地。

二、90℃ 的出处:标准对试验温度怎么写

1、标准里讲试验温度的那一章

GB/T 5654-2007《液体绝缘材料 相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量》里讲试验温度的那一章篇幅很短,意思却很明确。这些试验方法适合于在一个很宽的温度范围内试验绝缘液体,除非在特定液体的规范中另有规定,一般试验应在 90℃ 下进行。测量温度的分辨率应在 0.25℃ 以内。

两句话,一句定温度,一句定温度要测得多细。

2、25℃ 与正负 1 摄氏度是两个不同的要求

充填试样那一条与损耗因数测量那一条写了相似的一句:试验池非自动加热时,当其温度达到所要求试验温度的正负 1 摄氏度时,应于 10 分钟内开始测量损耗因数。这里的正负 1 摄氏度是开始测量的窗口,意思是温度进了这个区间便得动手,不能一直等下去。

0.25℃ 则是对温度测量本身的要求,指仪器显示或记录温度的分辨能力要细到这个程度。一个是时间窗口,一个是分辨能力,两者不在一个维度上,不能互相替代。

3、流传的“90℃ 加减 0.5℃”来自哪里

不少仪器样本与选型文章把测试温度写成 90℃ 加减 0.5℃。加减 0.5℃ 是厂家给出的控温精度口径,属于产品指标,不是标准条款。标准给的是 0.25℃ 的分辨率要求与正负 1 摄氏度的起始窗口。

把产品指标当成标准条款写进作业文件,会让现场误以为控温不到加减 0.5℃ 便不合规。这个理解是反的。合规的判据是分辨能力够不够细、有没有在窗口内开始测量,而不是控温波动有没有压到厂家的那个数。

4、为什么偏偏是 90℃

标准没有解释为什么是 90℃ 而不是别的数。现场能观察到的理由有两层。其一,温度升高时油的黏度下降,离子迁移更容易,介损随之增大,油质好坏在较高温度下的差别被放大,区分度更好。其二,变压器运行时绕组热点附近的油温本处在这一量级,在这个温度下测出来的数更贴近实际工况。

两层理由都指向同一件事,90℃ 是一个约定好的比较基准,不是物理量本身的要求,基准一旦动了,历史数据便断掉了。同一台设备的历年数据要在同一温度下比,否则看到的“变化”里混着温度的影响,分不清是油变了还是测的时候温度不一样。

三、限值挂在 90℃ 上:GB/T 7595-2017 表 1 的分档

1、表 1 里介质损耗因数这一项

GB/T 7595-2017《运行中变压器油质量》表 1 里介质损耗因数这一项,括号里标着 90℃。分两档。设备电压等级 500 至 1000 千伏的,投入运行前的油不大于 0.005,运行油不大于 0.020。330 千伏及以下的,投入运行前的油不大于 0.010,运行油不大于 0.040。检验方法栏写的是 GB/T 5654。

2、分界在 500 千伏,不在 330 千伏

流传版本常把分界线放在 330 千伏,写成 330 千伏及以上不大于 0.020、220 千伏及以下不大于 0.040。表 1 的实际分法是 500 至 1000 千伏一档、330 千伏及以下一档。

这条差别不小。一台 330 千伏的主变,按错误口径要拿 0.020 这条线去卡,按表 1 该拿 0.040 这条线。判级的结果会不一样,处置的缓急也不一样。

3、投入运行前的油与运行油是两列

表 1 有两列质量指标。一列是投入运行前的油,一列是运行油。同一台设备,新油注入前与运行若干年后用的是两个数。拿运行油的数去比投入运行前的限值,或者反过来,都属于张冠李戴。

新变压器油与低温开关油的验收另有一套,按 GB 2536 执行,与运行中的油不是一条线。表 1 的适用范围也写得很清楚,它管充入电气设备的矿物变压器油和断路器用油在运行中的质量监督,不适用于在电缆或电容器中用作浸渍剂的矿物绝缘油。

4、表 1 里还有一项也挂在 90℃ 上

那是体积电阻率。它的检验方法栏写的是 DL/T 421,与介质损耗因数那一栏的 GB/T 5654 不是同一条。表下还有一句脚注:测试方法也包括 GB/T 5654,结果有争议时以 DL/T 421 为仲裁方法。

同一份试样往往一次升温、两项都测,因为两项的试验温度都是 90℃。这时候要留意,两项的判据与仲裁方法不同,报告里要分开写,不能拿一条标准的结果去替另一条下结论。

四、温度条件与读数,一段一段控

1、升温这一段

升温时间这一项,标准给的是量级。把装有试样的试验池加热到所需试验温度,每个试验温度所需的时间取决于加热方法,通常可能在 10 分钟到 60 分钟范围。这句话有上下两层意思。升温有下限,太快容易冲过头。升温也有上限,拖得太久油样自身的状态会变。

2、起始窗口是上限约束

温度进了正负 1 摄氏度的窗口,10 分钟内必须开始测量。这条是上限约束,防止油样在加热状态下长时间放置。它既不是“一到温度便要立刻读数”的意思,也不是“多恒温一会儿更保险”的意思。

现场两种偏差都出现过,一种是升温刚停便读数、油样内部还没均过来,另一种是恒温半小时后才读数、已经超出标准给的时间。

3、温度要分辨到 0.25℃

仪器显示的温度变化 0.1℃ 还是 1℃,决定了你能不能判断自己是否真的在窗口内。标准要求分辨率在 0.25℃ 以内,为的是让这个判断有据可依。读数跳一格是 1 摄氏度的仪器,分辨不出 88.4℃ 与 89.0℃ 的差别,也发现不了自己还在窗口外。

4、显示值不等于油样温度

温度传感器装在加热体上、装在油杯壁上、装在油样里,读出来的不是同一个数。加热体与油样之间隔着杯壁与油层,热平衡需要时间。显示 90℃ 的时候,油样中心可能还低着两三度。

这个偏差在加热块加玻璃杯这类结构里更明显,感应加热配合控温算法的结构则好一些。判断的办法不复杂:升温到设定值之后等一小段时间,看读数是否还在单向漂移。仍在漂移便说明没稳。

5、读数与取值这一环

温度控住之后,读数这一环还有一个判据。重复测量那一条的要求是:完成初次测量后,倒出试验液体,再用第二份试样充满试验池,操作程序和头一次相同,但省去涮洗,重复测量。两次测得的数值之差应不大于 0.0001 加两个值中较大的百分之二十五。

不满足便继续充填试样测量,直到相邻两次满足为止,此时认为测量有效。条文的注里还补了一句,只有鉴定数值较小的产品时才需要重复测量,例行试验不需要重复测量。

取值与报告的要求紧接着给出。报告两次有效测量值的平均值作为试样的损耗因数。报告应包括电场强度、施加电压的频率、试验温度三项。温度这一项被写进必报内容,与前面那些温度控制的要求是呼应的。

五、90℃ 之外,还有三项要同时控

1、频率及场强

试验电压那一句写的是:通常采用频率 40 赫兹到 62 赫兹的正弦电压,施加交流电压的大小视被试液体而定,推荐电场强度为 0.03 千伏每毫米到 1 千伏每毫米。

流传版本把电场强度写成 0.5 到 1 千伏每毫米,把下限抬高了十几倍。标准原文的下限是 0.03。对三电极油杯,现场通常施加 2 千伏的试验电压,场强是否落在推荐区间取决于油杯的电极间距,这一项在油杯的校准证书上查。

间距还有个连带影响。间距变了,油杯的电极常数跟着变,电容与电阻率的结果都要重算。油杯磕碰过或者拆洗后装回不到位,间距未必还是原值。定期校一次空杯电容,能把这个偏差捞出来。

2、电极杯的清洗与干燥

试验池条件处理那一段讲了一件容易被跳过的事。为了使试验池的清洗程序对随后试验的影响压下来,很重要的一点是要对干燥清洁的试验池进行预处理,即用下次的被试液体充满试验池两次。

充填试样那一段接着讲装样:用一部分液体试样刷洗试验池三次,然后倒出并倒掉,再重新充满试样,注意防止夹带气泡。

还有一句带纪律性质的话。在一种液体内不呈活性的杂质,可能在另一种液体内会因杂质的迁移而呈现活性,因此宜限制一试验池只用于一种类型的液体。

3、取样与运输

取样这一环在介损之前,却直接决定介损读数。取样瓶要清洁干燥,取样位置在设备下部的取样阀,先放掉一段死油再接样。运输途中避免日晒与进水。

水分是介损格外敏感的影响因素之一。表 1 里水分与介质损耗因数是相邻两项,一个升高另一个往往跟着升高。取样环节带进去的水,会在 90℃ 下把读数顶上去。取样量也要够,介损、电阻率、微水、酸值往往共用一份样,取样瓶要一次取足,避免分次开瓶吸潮。取样后尽快送检,放得越久,油样与空气接触的机会越多,读数里的水分贡献也越大。GB/T 7595-2017 表 1 的水分限值是分档的,330 至 1000 千伏的运行油不大于 15 毫克每升,220 千伏的不大于 25 毫克每升,110 千伏及以下的不大于 35 毫克每升。

六、现行标准给出的依据

1、GB/T 5654-2007 管怎么测

这份标准 2007 年 12 月 3 日发布、2008 年 5 月 20 日实施,现行。本文引用的试验温度、温度分辨率、频率条件、重复测量判据、报告内容都出自这份标准。它适用于未使用过的液体绝缘材料的参考性试验,也适用于运行中变压器、电缆等设备中的液体,不过只适用于单相液体。这份标准的术语在 2007 版做过变更,用相对电容率与直流电阻率,1985 版的旧名是工频相对介电常数与体积电阻率,写报告时沿用旧名会造成口径混乱。

2、GB/T 7595-2017 管判多少

该标准 2017 年 5 月 12 日发布、2017 年 12 月 1 日实施,现行。表 1 给出运行中矿物变压器油的质量指标,介质损耗因数与体积电阻率都标着 90℃。

3、DL/T 421-2009 与体积电阻率的仲裁

它 2009 年 7 月 1 日发布、2009 年 12 月 1 日实施,现行。表 1 体积电阻率这一项的检验方法栏写的便是这条,表下脚注还写明测试方法也包括 GB/T 5654,结果有争议时以 DL/T 421 为仲裁方法。同一份试样要同时出介损与电阻率时,这条分工要记住。它规定的是绝缘油、抗燃油体积电阻率的测定方法,其他油类介质可参照。

4、DL/T 846.14-2023 管仪器本身

这份行业标准 2023 年 5 月 26 日发布、2023 年 11 月 26 日实施,现行。它规定绝缘油介质损耗因数及体积电阻率测试仪的技术要求、试验方法、检验规则,也规定标志、包装、运输、贮存的要求,适用于测试仪的生产和检验。选型与验收归这条,试验方法与判据归前面两条,三条各管一段,不要混着引。现场常见的一种写法是把仪器样本上的指标当成判据往报告里抄,那是把设备标准与判据标准搅在了一起。

5、GB 50150-2016 与 DL/T 596-2021 的分工

前者管新安装设备的交接试验,后者管运行中设备的预防性试验。两者覆盖面同为 750 千伏及以下,却属两条独立的线,判据与周期不可混用。油介损的周期与判据归属预防这一侧,交接那一侧只在顶层依据层面涉及。交接试验关心的是设备装好之后能不能投运,预防性试验关心的是运行中的状态有没有走坏。同一台设备的同一份油样,在两个阶段测出来的数会去比对两条不同的线,这个区分不能含糊。

七、两类现场情形

1、温度没到便读数:一台 220 千伏主变

某台 220 千伏主变,运行油介损的限值按表 1 取 330 千伏及以下这一档,为 0.040。

油化班头一次测,仪器显示 88.4 摄氏度时读数 0.0365,判合格。复核时把温度控到 90.0 摄氏度,重新读数为 0.0408,判超标。

两次温差 1.6 摄氏度,读数差 0.0043,结论从合格翻成超标。88.4 摄氏度已经落在正负 1 摄氏度窗口之外,按标准给的起始窗口,本不该在这个温度下开始测量。

这台主变后来的处理是按超标走的,先做吸附再生,复查合格后再投运。若按头一次那个数放行,等于把一次超标漏了过去。复盘时还查了一件事。这台主变的历年数据都在 90℃ 下测的,唯独这一次是 88.4 摄氏度。把这一年的数放进趋势图,曲线上出现一个下凹的缺口,与前后两年的走向对不上。缺口本身便是一个提醒,只是当时没人去看。

2、温度过冲:一台 500 千伏主变

某台 500 千伏主变,限值按 500 至 1000 千伏这一档,为 0.020。

头一遍用大功率升温,温度冲到 93.2 摄氏度,回落到 90.0 摄氏度后读数 0.0231,判超标。换一份试样,把升温功率调小,过冲控制在 0.3 摄氏度以内,温度平稳停在 90.0 摄氏度,读数为 0.0184,判合格。

两次差 0.0047,而限值只有 0.020。过冲那一段的高温停留让油样多受了一次热,读数被抬了上去。同一份油,控温方式不同,结论差出两级。这台主变后来把升温功率固定在一个档位,过冲多少摄氏度每次都记进原始记录。过冲量本身不是判据,记下来是为了让下一次的数据能复现。

八、产品参数与 90℃ 条件的对照

1、太乙绝缘油介损测试仪

跟温度这一项直接相关的几项参数如下。

温度测试范围 10 摄氏度到 110 摄氏度,覆盖 90℃ 这个点,也留出上下两端做温度特性比对的空间。温度分辨率 0.1 摄氏度,细于 GB/T 5654-2007 要求的 0.25℃。温度精度正负 1 摄氏度,与标准给的正负 1 摄氏度起始窗口同一量级。

交流电压 500 伏到 2000 伏、50 赫兹,落在标准给的 40 到 62 赫兹区间,上限覆盖三电极油杯常用的 2 千伏。直流电压 125 伏到 500 伏,用于电阻率那一侧。

介质损耗因数的测量范围自百万分之一量级到 4,分辨率正负百万分之一,覆盖表 1 从 0.005 到 0.040 这一段,也够用于新油验收里更低的数值。相对电容率 1.0 到 30,精度 0.01。电阻率分辨率覆盖 2.5 兆欧米到 100 太欧米。

2、温度范围宽,不是用来做折算的

温度上限到 110 摄氏度、下限到 10 摄氏度,这个范围的用处在于画同一份油样的温度特性曲线,从 30 摄氏度一路测到 100 摄氏度,每 10 摄氏度取一个点,看曲线在什么位置开始上翘。

上翘得越早,说明这份油里对温度敏感的成分越多,同一台设备历年都做这条曲线,比曲线本身的高低更有意义,因为每一次的测量温度与升温过程都能复现,曲线之间才可比。

要再说一次,曲线用来看趋势,不能用来把某个温度下的读数折算成 90℃ 的值去判级。判级只认 90℃ 下实测的那个数。

3、结构定位要认清

工作环境负 20 摄氏度到正 55 摄氏度,防护等级 IP30,重量 22 千克,接口为 USB Type B。这几个数合起来说明它是油化室里的台式设备,不是提着走的现场仪器。介损这一项本身也不该在现场做,取样回到油化室测,温度、清洁、干扰才都控得住。

九、常见问题

1、能不能在室温下测完再折算到 90℃?

不能。现行标准体系没有给出绝缘油介损的温度换算公式,GB/T 5654-2007 只给了频率换算。限值是 90℃ 下的值,在别的温度下测出来的数没有对应的判据。真遇到加不了热的情形,正确做法是在报告里写明实测温度,并注明该结果不与 90℃ 的限值比对。还有一种情形要分开说。仪器具备从 10 摄氏度到 110 摄氏度的控温能力,不等于可以在任意温度上判级。能力是能力,判据是判据。拿 80 摄氏度下的读数与 0.040 去比,比出来的结论不成立。

2、仪器显示 90℃,油样便是 90℃ 吗?

不一定。要看传感器装在哪里,也要看有没有等到热平衡。判断的办法是看读数是否还在单向漂移。仍在漂移便说明没稳,这时候读出来的数不能用。

3、测两次,取哪个值?

GB/T 5654-2007 对取值的规定是:报告两次有效测量值的平均值作为试样的损耗因数。同一章给了重复性判据,两次测得的数值之差应不大于 0.0001 加两个值中较大的百分之二十五。不满足便继续充填试样测量,直到相邻两次满足为止。报告里还要写上电场强度、施加电压的频率、试验温度三项。

4、油样 90℃ 介损合格,设备介损却超标,怎么判?

两个不同的试样,回答不同的问题。油样介损说的是这份油脏不脏、老没老,设备介损说的是整套绝缘系统的状态。它们之间不能互相折算,各自对各自的判据。设备那一侧的数值另有修正到基准温度的做法,与油样这一侧不是同一套规则。两边都超,通常指向真的劣化,油样这一侧超、设备那侧不超,多半是油脏了或者受潮,处理的对象是油。反过来,设备那一侧超而油样这一侧不超,问题多半出在固体绝缘上,换油解决不了,这个交叉判断比盯着一个数有用。

5、电极杯能不能混着测不同的油种?

不建议。标准写明一种液体内不呈活性的杂质可能在另一种液体内呈现活性,宜一池只用于一种液体。油杯的电容量与空杯介损要定期校,本底值变了便说明清洗没到位。每次测之前先测空杯本底,是能立刻发现问题的习惯。清洗用的溶剂也要挑。石油醚、正庚烷这类溶剂洗过之后还要用无水乙醇冲一遍,再进烘箱干燥。溶剂本身会有残留,残留到了 90℃ 下参与极化,同样把读数顶高,这一点常被当成清洗没做干净的证据而反复返工。

十、结语

绝缘油介损对温度敏感,正因敏感,温度才要当作测量条件去控制,而不是当作测量之后的修正项。GB/T 5654-2007 给了频率换算公式却不给温度换算,这件事本身已说明处置思路。GB/T 7595-2017 把限值直接标成“介质损耗因数(90℃)”,等于把温度写进了判据的定义里。

现场能做的四件很具体:温度分辨到 0.25℃ 以内,在正负 1 摄氏度窗口的 10 分钟内开始测,确认油样真的均温而不是只看显示值,把频率与场强连同油杯清洁一起管住。

那些流传口径落到现场,代价是看得见的。一台 330 千伏主变,实测 0.024,按网上那一档的 0.020 去卡便成了超标,油被送去再生,白白停了一次电。把表 1 翻开对照,330 千伏及以下这一档的运行油限值是 0.040,这台主变的油还在合格区间里,白折腾的是运维安排而不是油。

温度这一项没有捷径。把 90℃ 测准不需要额外的技巧,需要的是把它当成一个条件去落实,而不是当成一个数字去记录。

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