油浸式變壓器的局部放電問題與控制研究

吳豫輝+何關金

摘 要：油浸式變壓器以其所具備的節能優勢在電力系統中得到了廣泛應用，但在使用過程中發現，受各種因素的影響，變壓器常出現局部放電的現象。放電過程會產生熱量，進而對變壓器絕緣造成一定的損壞，這不利于變壓器的安全、穩定、可靠運行。因此，有必要對油浸式變壓器局部放電的原因進行分析，并采取有效的應對措施加以控制，從而減少或消除局部放電現象，確保變壓器和電力系統的正常運行。就油浸式變壓器的局部放電問題及其解決方法展開了研究。

關鍵詞：油浸式變壓器；局部放電；變壓器絕緣；電極尖端

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.112

1 油浸式變壓器局部放電的特征及原因

1.1 基本特征

局部放電是指在電壓的作用下，變壓器絕緣結構發生非慣性放電的現象。這種現象常見于絕緣結構氣隙、油膜以及導體邊緣等部位。在油浸式變壓器內，局部放電的原因較為復雜，放電初始為低能量放電，根據放電情況的不同，可劃分為多種形式。以絕緣介質為劃分依據，可將放電劃分為油液放電和氣泡局部放電；以絕緣部位為劃分依據，可將放電劃分為固體絕緣放電和絕緣紙板局部放電。固體絕緣中的局部放電常見于空穴、油隙和電極尖端等處，絕緣紙板中的局部放電常見于油隙、沿固體絕緣表面等處。

1.2 原因分析

在液體、固體、氣體的介電常數中，氣體的介電常數相對最小，加之氣體的耐壓強度小于液體和固體，因此，當固體絕緣材料中出現空腔、空穴或油液中存在大量氣泡時，在交流電壓的作用下氣體需要承受較高的場強，極易引發放電現象。

在變壓器的養護中，如果養護工作不到位，則可能會埋下放電安全隱患。比如，如果未處理干凈變壓器中的油液，則會使油液中存有氣泡。此外，導電體接觸不良、金屬部件之間未連接緊固也是引發局部放電的重要原因。雖然局部放電的能量不大，但如果未及時、有效地解決該問題，則局部放電會陷入惡性循環的狀態，嚴重時會損壞或擊穿設備，進而引發電力事故。

2 油浸式變壓器局部放電問題的控制方法

2.1 ERA測量法

ERA測量法即高頻脈沖電流測量法。實踐表明，應用該方法能快速、準確地找到油浸式變壓器的局部放電部位。具體應用該方法時，應注意以下2點問題。

2.1.1 確保施加電壓的正確性

在對油浸式變壓器進行感應耐壓試驗時，為了避免鐵芯飽和，可使用超過額定頻率的試驗頻率。在工頻電壓和50 Hz工作電壓的雙重作用下，局放的起始放電電壓、電荷量與試驗電壓間不存在特定關系。為了使ERA測量法的測量結果更具有有效性，通常需要重復試驗，每次試驗時使用的試驗電壓應與我國現行的GB1094.3—2003中的規定相符。需要特別注意的是，試壓電壓應以高壓出線端的測量結果為準。

2.1.2 注意時延效應

所謂“時延效應”，是指時間上的延遲。在采用ERA測量法測量時，加載試驗電壓后不一定會出現局放信號，而在持續施加電壓后才會出現較為明顯的局放信號。這是因為局放的時延具有隨機性的特點。對于油浸式變壓器而言，其油紙絕緣是一個較為復雜的混合體，除油、紙這兩種主要介質外，還包含溶于油中的水分、氣體和固體微粒等，這些物質的聚集通常需要一定的時間。如果測量局部放電現象時存在時延效應，則表明變壓器的絕緣狀態不良，依據GB1094.3—2003，ACLD試驗與時延效應有關。因此，采用ERA測量法測量時，施加電壓的時間不得短于規范規定的時間。

2.2 局部放電的在線監測

在線運行的油浸式變壓器的局放信號有3種傳播途徑，即脈沖電流、高頻電磁波、超聲波。因此，可根據這3種傳播途徑對局放信號進行取樣。

2.2.1 脈沖電流、超聲聯合在線監測法

該方法的在線監測原理如圖1所示。

由圖1可以看出，該方法最突出的特點是通道數量較多，能對單臺設備進行多點監測。由于采用了電、聲同時監測，從而大幅度提升了監測結果的準確性和可靠性。但線路過多會導致安裝工作變得復雜。

2.2.2 超高頻在線監測

該方法的優點在于監測的信號頻率較高和對于干擾信號的處理較為簡單，但因天線接收信號時存在盲區，所以，需要采取相應的處理措施。

2.3 DGA分析法

DGA分析法即油中溶解氣體分析法，主要通過分析油溶解氣體中的乙炔與乙烯的比值，判斷變壓器是否存在局部放電現象。該方法可通過以下2種途徑實現：①在變壓器中取油樣，并將油樣帶回實驗室檢驗；②將在線監測裝置安裝在變壓器上，從而實時監測監測對象。在變壓器的局部放電分析中，采用DGA分析法能取得良好的應用效果，且其可與其他局部放電的測量方法配合，從而提高分析結果的準確性。必須注意的是，如果DGA分析法檢測到變壓器絕緣存在局部放電現象，則表明絕緣已經損壞，對于此類因局部放電而造成的事故，不可重復進行測量試驗。

參考文獻

[1]張發英.變壓器局部放電和檢測[J].甘肅科技，2012（12）.

[2]王志義，楊寧，高雅琦.油浸變壓器制造中預防局部放電措施的探討[J].天津電力技術，2013（05）.

[3]王建慧，王珍珍，丁利亞，等.油浸式電力變壓器內局部放電定位的研究背景與意義[J].通信電源技術，2014（09）.

〔編輯：張思楠〕