110kV變壓器局部放電試驗研究分析

喻琳 李昭炯 宋兆歐

摘 要：局部放電試驗是當前變壓器試驗的重點項目之一，可以對變壓器的絕緣性能予以科學評價，110kV變壓器的生產或安裝時，均要展開局部放電試驗，從而避免由于絕緣損壞導致的局部放電。本文對110kB變壓器局部放電試驗進行簡要介紹，在此基礎上展開了詳細的試驗電源與方法選擇，并提出防干擾措施，以期為同類研究提供參考。

關鍵詞：變壓器;試驗;局部放電

近年來，隨著人們對電網運行穩定性的要求越來越高，變壓器的可靠性成為了電力領域關注的重點，變壓器作為電網運行中的主要設備之一，絕緣劣化將會導致局部放電，成為變壓器常見故障之一[1]。為此，有必要對變壓器進行局部放電試驗，驗證電氣設備中是否存在破壞絕緣結構的放電源。

1相關概括

110kV變壓器局部放電現象，主要是由于絕緣性能較差而導致的，本質上是在電壓作用下，變壓器絕緣結構縫隙產生的放電現象，是非貫穿性放電。局部放電雖然不會改變變壓器結構，但是會對絕緣結構產生影響，不斷降低其絕緣性能。在110kV變壓器局部放電后，變壓器外部絕緣結構會產生不同程度的變化。局部放電對絕緣結構的破壞，主要有以下兩種情況：第一，放電質點直接作用于絕緣結構，對其產生破壞或擊穿;第二，局部放電伴隨的化學反應而生成的熱和活性氣體，例如氮化物、臭氧等，均會腐蝕絕緣結構，并逐步擴大，最終導致絕緣結構被熱擊穿。為此，需要在使用變壓器之前，便展開嚴格檢查。

一般來說，一旦有局部放電，必將會有非電特征與電特征兩種情況，因非電特點不具有定性，檢測難度較大，所以通常檢測電特征。110kV變壓器局部放電試驗要求變壓器連接打的，采取并聯法予以測量放電量，然而，由于該方法仍存在許多影響結果的干擾因素，為了提高試驗結果的可靠性，還要對干擾因素進行嚴格控制。

2試驗電源

2.1電源獲取

變壓器局部放電試驗電源主要包括中頻發電機組、方波變頻電源以及正弦波變頻電源三種，由于110kV變壓器容量相對較小，不符合中頻發電機組的要求，所以不予以考慮，其次，使用方波變頻電源時容易產生干擾信號，對試驗結果造成干擾，所以也不予以考慮。本文電源獲取選用正弦波變頻電源，以晶體管構成放大網絡，可以得到與信號源相同的波形，故而不會產生干擾信號。電源的啟動與工作，均源于三相交流電源，以斷路器的方式輸至整流電路，構成脈動直流電源，再經過濾波電路的作用下，形成直流電源。在濾波電路中，由于電容相對來說較大，所以如何直接合閘，會不可避免的生成較大電流，并導致跳閘，為此，可以增加合閘回路，予以進行小電流充電，然后再合閘，從而規避以上問題。

變頻柜輸出的電壓，將會受到勵磁變壓器影響而升高，這一變壓器的結構應是上繞組，在鐵芯間、低高壓間設置靜電屏，確保高壓繞組與低壓繞組之間不會存在電聯系[2]。為保證正常的輸出條件，并實現多電壓要求，可以將高壓側設置為獨立繞組，將低壓側設置為單繞組，使其不僅能夠串聯，也可以并聯，以改變接線的方式，使得變壓器輸入預期電壓。

2.2容量選擇

以110kV變壓器為例，其局部放電試驗所需的頻率與功率，如表1所示。

根據表1不難看出，電源的頻率越高，則本次試驗所需功率越低，若頻率為100Hz那么將會出現最大有功功率的190%電壓，數值為60kW。為此，鑒于試驗中電源容量可能大于有功功率，為此，將電源容量選擇為65kVA。

3試驗方法

3.1接線

先展開空載升壓試驗，校準試驗電壓，再對變壓器進行鏈接，并調節頻率為150Hz。完成以上步驟后予以合閘，并升壓為20V，再一次調節頻率，并對電流動態予以記錄。在頻率粗調時，如果電流明顯降低，則代表調節正確，待快要達到試驗頻率時，再進行頻率細調，直至電流達到最小為止，此時的頻率即試驗頻率。最后，調整試驗電壓，若輸出電流不變，則將試驗頻率控制為130-150Hz之間。

3.2干擾抑制方法

（1）高壓電暈放電。高壓電暈放電作為主要干擾源，將會造成嚴重的試驗干擾。感應加壓過程中，為了防止電暈放電，應將電纜線作為電源連接線，并控制接地間距，同時，待試驗變壓器輸入套管、電源輸入套管，均要蓋上屏蔽罩。

（2）懸浮電位放電。在局部放電試驗過程中，電壓達到109kV后將會產生懸浮電位，并對試驗產生干擾。具體的消除干擾辦法為：斷開變壓器母線后遠離套管端部，并予以接地，在變壓器周圍引線及設備均要進行可靠接地。

（3）地線干擾。地線干擾具有高度的復雜性，難以徹底消除，依據成熟經驗，可以將試驗回路選擇單點接地，擴大接地線截面積，使其形成放射狀網絡，盡可能的避免回路與串接的產生。與此同時，試驗儀器與試驗電源的接地要徹底分開，如果條件允許，可以將試驗儀器的接地取消[3]。

3.3實驗結果分析

（1）沒有突然下降試驗電壓;

（2）電壓U1=1.7Um/ 時的試驗過程中，局部放電的持續水平在500pC以下，并沒有呈現上升趨勢;

（3）電壓U3=1.1Um/ 時的試驗過程中，電荷量連續水平小于100pC。

通過以上試驗結果不難看出，通過科學的試驗設計與干擾抑制方法，并未發現110kV變壓器中存在內部放電現象，同理，若是在試驗中試驗電壓突然下降，局部放電持續水平與電荷量持續攀升，則意味著110kV變壓器中存在局部放電現象，需要返廠檢查，確定絕緣缺陷所在，針對性采取大修或替換措施，待再次試驗合格后方可使用。

4.結論：

變壓器在安裝或生產過程中，將會不可避免的存在一定缺陷，特別是絕緣缺陷，且此類缺陷難以通過常規試驗檢測出來，必要進行局部放電試驗，在試驗前，應選擇適宜的電源、容量與試驗方法，并應對干擾提出抑制措施，從而確保試驗結果的準確性與穩定性。

參考文獻：

[1]孟麗英.110kV變壓器局部放電試驗分析[J].科學與信息化，2018（023）：74-75.

[2]霍鑫.110kV變壓器試驗數據異常分析方法的探討[J].電子樂園，2019（1）：72-72.

[3]林峰，陳忠賓，杜大禹.溧陽抽水蓄能電站500kV變壓器局部放電試驗淺析[J].水力發電，2018，044（010）：81-83.

（1.國網重慶市電力公司市北供電分公司 ? 重慶 ?401120;2.國網重慶電力調度控制中心 ?重慶 ? 400015）