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變壓器局部放電問題的探討

返回打印來源：儀天成電力時間：2017/12/07 閱讀：次

　　局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電，它是由于設(shè)備絕緣內(nèi)部存在弱點或生產(chǎn)過程中造成的缺陷，在高電場強度作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象。它表現(xiàn)為絕緣內(nèi)氣體的擊穿、小范圍內(nèi)固體或液體介質(zhì)的局部擊穿或?qū)俦砻娴倪吘壖凹饨遣课粓鰪娂幸鹁植繐舸┓烹姷?。但若電器設(shè)備絕緣在運行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電，這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，導(dǎo)致整個絕緣擊穿。接地電阻測試儀適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導(dǎo)體電阻值

　　1　變壓器局部放電實驗的意義

　　用傳統(tǒng)的絕緣實驗方法很難發(fā)現(xiàn)局部放電缺陷，并且1min交流耐壓實驗還會損傷絕緣，影響設(shè)備以后的運行性能。隨著電壓等級提高，這個問題更為嚴(yán)重。我國近年來110kV以上的大型變壓器事故中50%是屬正常運行下發(fā)生匝或段間短路，造成突發(fā)事故，原因也是局部放電所致。因此，測試的局部放電特性是目前預(yù)防變壓器故障的一種好方法。

　　2　變壓器局部放電試驗的目的

　　電力變壓器主要采用油-紙屏障絕緣，這種絕緣由電工紙層和絕緣油交錯組成。由于大型變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣很不均勻。當(dāng)設(shè)計不當(dāng)，造成局部場強過高，工藝不良或外界原因等因素，造成內(nèi)部缺陷時，在變壓器內(nèi)必然會產(chǎn)生局部放電，并逐漸發(fā)展，造成變壓器損壞。電力內(nèi)部局部放電主要以下面幾種情況出現(xiàn)：

　　(1)繞組中部油-紙屏障絕緣中油通道擊穿;

　　(2)繞組端部油通道擊穿;

　　(3)緊靠著絕緣導(dǎo)線和電工紙(引線絕緣、搭接絕緣、相間絕緣)的油間隙擊穿;

　　(4)線圈間(匝間、餅間)縱絕緣油通道擊穿;

　　(5)絕緣紙板圍屏等的樹枝放電;

　　(6)其他固體絕緣的爬電;

　　(7)絕緣中滲入的其他金屬異物放電等。

　　因此，對已出廠的變壓器，有以下幾種情況須進行局部放電試驗：

　　(1)新變壓器投運前進行局部放電試驗，檢查變壓器出廠后在運輸、安裝過程中有無絕緣損傷。

　　(2)對大修或改造后的變壓器進行局部放電試驗，以判斷修理后的絕緣情況。

　　(3)對運行中懷疑有絕緣故障的變壓器作進一步的定性診斷，例如油中氣體色譜分析有放電性故障，以及涉及到絕緣其他異常情況。

　　(4)作為預(yù)防性試驗項目或在線檢測內(nèi)容，監(jiān)測變壓器運行中絕緣情況。

　　3　變壓器局部放電的發(fā)展

　　變壓器局部放電測量作為一種檢查變壓器內(nèi)部絕緣由于場強集中或其他原因造成電場畸變或局部場強過高而引起的油中或絕緣中放電的有效手段，已逐漸被人們認(rèn)可。并將這種要求逐漸有高電壓產(chǎn)品推廣至較低電壓產(chǎn)品，這一要求也被寫入變壓器標(biāo)準(zhǔn)中，且允許的視在放電量也在下降，變壓器新標(biāo)準(zhǔn)中GB 1094.3-2003中規(guī)定，變壓器110kV級及以上的變壓器都要進行局部放電測量，局部放電試驗不但進行長時間局部放電試驗還要進行短時間感應(yīng)耐壓時的局部放電測量，而且變壓器協(xié)議中要求局部放電量都是小于100pC逐步下降至小于500pC，特別是500kV變壓器由于各部分的場強經(jīng)過細致計算，制造精度較高，工藝嚴(yán)格，因此局部放電量更低一些，根據(jù)各大變壓器廠總結(jié)的經(jīng)驗有以下幾條：

(1)設(shè)計時要控制各部分場強在允許的范圍內(nèi)，特別要注意對高壓引線頭和引線電場強度的控制。采用電氣屏蔽法可有效的降低局部放電量(注意：金屬屏蔽材料與電纜引線或繞組出頭接觸良好，不允許屏蔽處存在懸浮電位)。

　　(2)制造過程中特別要注意器身中各部件的清潔度決不允許帶入任何金屬異物。

　　(3)裝配過程中要注意各個附件的清潔度，對外構(gòu)件要嚴(yán)格檢查，對自加工的零件也必須做到干凈清潔，特別是焊接件、金工件要徹底清理加工過程中所殘留的異物、雜物，也要注意在總裝過程中所產(chǎn)生的金屬異物的收集與清理。

　　(4)絕緣材料的使用要有選擇，在高電場中忌用環(huán)氧玻璃布板和其他介電系數(shù)的材料，還要避免使用在真空處理時無法排出氣體的絕緣制品。

　　(5)變壓器真空注油是時應(yīng)保證真空度達到工藝要求：抽真空和靜放時間要足夠長，確保變壓器所有部件被油浸透。

　　4　測量中的干擾信號分析

　　變壓器進行局部放試驗時，對測量的結(jié)果需要綜合的分析和判斷。首先判斷放電信號的來源，是來自變壓器內(nèi)部還是外部，盡可能的排除和抑制干擾信號對局部放電測量的影響。

　　測量局部放電時干擾信號可分為兩類：

　　試驗回路未接通時產(chǎn)生的干擾，這類干擾在視品回路還未接通時就有：例如由于其它回路操作、整流子電機、附近高壓無線電波、電焊，供電網(wǎng)絡(luò)中可控硅等元件所引起，也包括測量儀器本身固有的噪音，這類干擾也可能發(fā)生在電源接上但零電壓時。

　　試驗回路通電時產(chǎn)生的干擾，僅在回路通電時產(chǎn)生，但不是有試品產(chǎn)生的這些干擾往往隨電壓增加而增加。它們可以包括例如：試驗變壓器中局部放電。高壓引線的局部放電，套管中的局部放電，(如果不是檢測對象的部件)或者鄰近物體接地不良而產(chǎn)生的放電。干擾也可能有高壓區(qū)域內(nèi)連接不良引起，既有屏蔽和其他在試驗時與屏蔽相連接的高壓導(dǎo)體間的火花放電所引起。干擾也可能在測量儀器頻帶寬度內(nèi)的試驗電壓高次諧波所引起的，干擾也可以來自低壓電源側(cè)局部放電或觸頭間的火花，這種干擾經(jīng)試驗變壓器或其它聯(lián)結(jié)進入測量回路。

　　5　變壓器產(chǎn)生局部放電的幾種典型結(jié)構(gòu)及因素：

　　引線：變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，引線布置是很多的。引線與引線之間的電場分布是極不均勻的。兩根半徑相同的引線互相平行和垂直時其大電場強度均出現(xiàn)在兩根引線表面處。相同條件下(忽略外包絕緣層)兩根引線相互垂直比平等布置的大電場強度高出10%左右，高壓繞組首端引出線對箱壁以及對其外部的調(diào)壓繞組，也是電場集中易產(chǎn)生局部放電的區(qū)域。

　　端部絕緣機構(gòu)：超高壓電力變壓器端部絕緣結(jié)構(gòu)中通常在繞組端部防治靜電環(huán)，一方面改善繞組沖擊電壓分布，另一方面作為屏蔽均勻端部電場。但靜電環(huán)與端圈間形成的楔形油隙(亦稱油楔)為電場集中區(qū)域。"油楔"與大電場強度與繞組主絕緣距離，端部絕緣距離，靜電環(huán)曲率半徑及絕緣厚度有關(guān)。

　　變壓器中突出的金屬電極表面，如油箱內(nèi)壁的焊接縫及附著在其上的焊渣，引線焊接時留下的尖角毛刺。鐵心柱邊角基鐵心片剪切時形成的毛刺等。均會造成電場集中，是場強成倍增加，(不論電極是帶電還是接地)。對在制造過程中形成的尖角毛刺進行磨光處理。

　　雜質(zhì)：在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中與低壓板相比油的介點常數(shù)低。在復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)中，油所承受的電場較高，而三種絕緣材料中油的擊穿場強是低的，這決定了變壓器絕緣中薄部分是油隙，油中含有雜質(zhì)如金屬和非金屬顆粒、含水量、含氣量等，會使油中電場發(fā)生畸變。

　　變壓器局部放電絕大多數(shù)是在高電壓高電場部位產(chǎn)生，可以根據(jù)局放觀測到的放電圖譜、放電的起始電壓和熄滅電壓放電量隨時間的變化這些特征來判斷放電性質(zhì)?？梢允褂秒姎舛ㄎ环ㄅ袛喈a(chǎn)生局部放電的電氣位置。

　　6　變壓器局部放電試驗接線方式

　　局部放電試驗時被試?yán)@組中的中性點端子應(yīng)接地，如為三角形連接應(yīng)將其一端子接地，一臺三相變壓器，用單相連接的方式逐相的將電壓加在線端進行試驗。

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