淺談變壓器局部放電試驗

摘 要：在電網(wǎng)運行過程中，變壓器起著能量與輸出的重要作用，其運行的安全性直接影響著電網(wǎng)的安全，變壓器作為電力運行中的重要設(shè)備之一，長期處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以其在制造過程中，對其設(shè)計、工藝控制、材料性能及安裝過程中的各項指標的控制都有較高的要求，因此，為了保證變壓器在運行中的安全性，可以用局部放電的試驗來對變壓器各方面的指標進行綜合的檢驗。本文指出了電力變壓器局部放電產(chǎn)生的因素，并進一步分析了變壓器現(xiàn)場局部放電的測量，從而通過此試驗來保證電網(wǎng)的安全運行。

關(guān)鍵詞：變壓器；局部放電；測試

前言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動了工農(nóng)業(yè)的飛速進步，人們的物質(zhì)文化生活水平有了較大的提高，人們對電能有了更高的需求，電能已成為目前國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中最重要的能源，為了保證供給用戶持續(xù)優(yōu)質(zhì)的電力能源，就需要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，電力變壓器作為電網(wǎng)運行中的重要組成部分，其自身的質(zhì)量及安裝工藝都會對其正常使用造成影響，目前對電力變壓器采取局部放電試驗來對其各項指標進行綜合性的檢驗，從而實現(xiàn)安全供電的目標。通過多項試驗表明，局部放電試驗是檢驗變壓器絕緣性能的重要指標，同時在實踐中也鄧得了非常好的效果，就是變電器絕緣中的十分微小的缺陷也能在局部放電試驗中檢驗出來，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起著十分重要的作用。

1 變壓器局部放電產(chǎn)生的因素

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)過程中遺留的缺陷在高強電場作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象。這種放電的能量通常很小，在短時間內(nèi)并不會影響到變壓器的絕緣強度。局部放電可能出現(xiàn)在固體絕緣的空隙中，也可能出現(xiàn)在液體絕緣的氣泡中，或發(fā)生在不同介電特性的絕緣層間，或金屬表面的邊緣、尖端部位。

1.1 絕緣內(nèi)部的氣隙

變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所使用的絕緣材料既有變壓器油，又有絕緣紙板、層壓木等，干式變壓器中還有環(huán)氧樹脂絕緣。眾多的絕緣材料在生產(chǎn)或安裝過程中難免會存在一些氣隙，而這些氣隙的存在就構(gòu)成了電力變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電的重要原因。通常氣體的來源主要有以下幾方面：

一是油浸變壓器真空注油、油循環(huán)、靜置工藝過程中由于真空度不滿足工藝要求，循環(huán)、靜置時間不夠，變壓器絕緣中存在殘余氣體，導致運行電壓下發(fā)生局部放電。

二是變壓器內(nèi)部絕緣使用的層壓制品，包括層壓絕緣紙板、電工層壓木、層壓玻璃布板等。由于生產(chǎn)企業(yè)對層壓制品中氣泡的危害性認識不足，或生產(chǎn)工藝不夠完善，預(yù)浸坯料揮發(fā)物含量較高，使層壓制品中殘留氣泡。對油浸變壓器而言，由于真空注油真空度不高、注油后靜放時間不夠，層壓制品中的氣體沒有把油完全置換出來，影響材料的絕緣性能。

三是線圈在生產(chǎn)過程當中，當在干燥工藝處理里需要控制好真空度，如果真空度、干燥時間和溫度控制不好，那么線圈中就會留有氣體，造成變壓器發(fā)生局部放電。

四是固體絕緣變壓器環(huán)氧樹脂真空澆注工藝中由于真空度不夠高、真空保持時間不夠長，不能徹底脫氣，使環(huán)氧樹脂固化物中殘存一些氣體。在包裹絕緣的干式變壓器中由于浸漬負荷絕緣材料和導線的膨脹系數(shù)存在差異，從而造成一些氣隙。在運行過程中這些氣體導致變壓器局部放電。

1.2 變壓器結(jié)構(gòu)缺陷

變壓器結(jié)構(gòu)上的缺陷，多為在生產(chǎn)制造過程中設(shè)計方面出現(xiàn)的問題，在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)上設(shè)計不合理，從而導致絕緣內(nèi)部電場分布不均，某些部位的電場強度過高，因此與絕緣材料的起始游離電壓發(fā)生沖突，導致局部放電。另外設(shè)計選用的許用電場強度偏高也是產(chǎn)生局部放電的重要因素。

1.3 材料方面的原因

在變壓器中，使用的導線較多，如果銅鋁導致外的箔沒有打磨光滑，或是絕緣材料在設(shè)計上沒有達到電氣性能的要求等，才會使變壓器局部放電。

1.4 加工工藝控制不嚴格

變壓器中金屬部件也較多，這些部分在加工過程中如果工藝控制不嚴格的話，會有毛刺；對于內(nèi)部的高壓引線在安裝時如果技術(shù)不到位，會發(fā)生接觸不良的情況；導致或焊接的部位處理不好也會有尖角、毛刺等情況，這些因工藝控制不嚴格而留下的隱患，會使電場集中，因此產(chǎn)生局部放電。

1.5 變壓器器身清潔度不夠

在變壓器運行過程中需要對繞組或是器身保持清潔狀態(tài)，如果因生產(chǎn)中的疏忽讓金屬微粒、焊渣、降塵等細小的雜物進入變壓器繞組或器身中，則會在高場強的地方引起放電。

2 現(xiàn)場局部放電的測量

對于變壓器局部放電的試驗并不是對所有變壓器都需要進行的，通常情況下對220 kV及以上變壓器在交接時或大修后或是110KV變壓器在絕緣有缺陷時進行局部放電試驗。其目的是通過局部放電試驗及時發(fā)現(xiàn)變壓器制造過程中的缺陷，從而及時的消除隱患，保證變壓器在運行是絕緣的安全性，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

2.1 現(xiàn)場局部放電試驗的基本要求

電力行業(yè)標準DL/ T474-2006《電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導則》中對電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗的相關(guān)要求進行了闡述。電力變壓器現(xiàn)場局部放電試驗通常使用電氣法（脈沖電流法），主要測量的物理量為規(guī)定測量電壓下的局部放電量和變壓器局放的起始電壓和熄滅電壓。

2.2 試驗電源的選擇

變壓器局部放電試驗的基本前提是生成中頻電源，通常生成中頻電源的方式有變頻電源和發(fā)電機組兩種。

一是，變頻電源方式： 采用電力半導體變頻電路將50 Hz 工頻變換成中頻交變電源。這種方式的突出優(yōu)點是設(shè)備輕便，輸出頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)， 利用適當?shù)难a償電抗器可使試驗回路在接近并聯(lián)諧振工況下工作， 所需電源的容量較小。但其實現(xiàn)起來電路較為復(fù)雜，對元件參數(shù)要求苛刻，帶無功負載能力差。目前常在220 kV 及以下電壓等級的變壓器局放試驗中使用，隨著電子技術(shù)的不斷進步，變頻電源的應(yīng)用范圍正逐步擴大。

二是，中頻發(fā)電機方式： 通常由電動發(fā)電機組生成試驗所需頻率的電源， 優(yōu)點是輸出電壓穩(wěn)定、結(jié)實耐用、維護方便，安全性好，可靠性高。其缺點是：體積大，重量相對較重，在被試品容性負載較大時，由于發(fā)電機定子容性電流的助磁作用，可能引起自激現(xiàn)象，需要較準確地設(shè)計補償電抗的容量。發(fā)電機方式使用與幾乎所有電壓等級和容量的變壓器試驗，是目前應(yīng)用最廣泛的電源方式。

3 結(jié)語

綜上所述，變壓器局部放電試驗對其在設(shè)計、制造和安裝方面的缺陷特別靈敏，通過局部放電試驗可以在很大程度上提高變壓器的質(zhì)量，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。同時局部放電試驗?zāi)壳耙殉蔀楹饬侩娏ψ儔浩髻|(zhì)量的重要檢測手段，也被業(yè)界人士所認可，相信在局部放電試驗的檢測手段下，電力變壓器的質(zhì)量水平會得到較大的提升，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供安全的保證。

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