變壓器常見局放問題淺析

俞聰

摘要：隨著電網電壓等級的不斷提高，電力變壓器的電壓等級和容量也不斷提高，電力變壓器的安全運行在高壓輸電中的有著重要的意義。從大量的運行事故中可以發現，變壓器在沒有遭受任何過電壓的情況下，也會發生絕緣故障。究其原因，變壓器在運行過程中，其內部絕緣的某些薄弱部位在高場強的作用下發生了局部放電，從而導致絕緣性能下降，在嚴重的局部放電長期作用下，甚至會造成擊穿。由此可見，對于變壓器尤其是超高壓變壓器能否長期安全運行，僅通過外施耐壓和沖擊耐壓試驗是不夠的，尚需考核局部放電性能，局部放電的控制是企業綜合制造能力的體現。

關鍵詞：變壓器;局放問題;絕緣

1 引言

在油浸式電力變壓器出廠試驗過程中經常遇到的局部放電故障主要有：絕緣件內部氣隙放電、裝配過程中真空度不夠或靜放時間不夠造成的淺層氣泡放電、懸浮放電、金屬雜質或類金屬雜質放電、配套件質量問題引起的局部放電等幾種典型的情況。本文中筆者根據近些年試驗總結，對這幾種放電簡要地分析，希望能為局放的判斷提供參考。

2 典型的幾種放電分析

2.1 絕緣內部氣穴放電

放電原因：絕緣件制造過程中存在涂膠缺陷，造成層壓木板、層壓紙板中有很難浸透封閉的氣腔。

放電特點：從電氣方面講，氣穴類放電一旦在高場強作用下起始后，放電很難熄滅，放電起始電壓與熄滅電壓相差較大。很難被絕緣油浸透的氣穴在長時間靜放后，試驗現象一般沒有大的改善，起始熄滅電壓比較穩定。可浸透的氣穴，經過熱油循環、保真空及靜放處理后，起始電壓會隨著靜放時間的延長而變高，其中有一部分放電經過以上方法處理后，放電會完全消失。從放電圖形上來看，該類放電的頻率會隨電壓的升高而變高，直觀放電圖形較為密集。

處理方法：針對此類放電一般先進行熱油循環、保真空及靜放處理，加速絕緣油浸透絕緣件，如果氣穴能完全浸透則放電故障就會消失，如果效果不明顯只能更換故障位置的絕緣件。

案例：一臺SZ11-50000/110產品在局放試驗時C相局放量超出標準要求，試驗現象：電壓下A相、B相局放50p C，C相放電量2000p C左右，通過檢測高低壓放電量及放電起始熄滅電壓，確定為高壓首端對地放電，該放電高壓首端對地的起始電壓為95.4k V，高壓首端對地的熄滅電壓10.6k V。經過熱油循環及較長時間保真空處理后放電現象幾乎沒有變化。在復試試驗過程中反復施加感應耐壓，放電量數量級變大，試驗后的油樣中出現乙炔。吊罩檢查發現在高壓C相壓板高壓出頭側對拉板位置有放電痕跡。后將壓板解剖發現在放電位置存在氣穴，氣穴在高場強作用下出現放電路徑。后來更換C相壓板復試局放合格。

2.2 淺層的氣泡放電

放電原因：淺層的氣泡放電一般是由于真空注油過程中在高場強位置附著氣泡。

放電特點：氣泡類放電在高場強作用下一般可以擊穿，從而使放電現象得到改善。一般反復的施加預加電壓U1，放電會越來越小，甚至會完全消失。

處理方法：淺層的氣泡放電通過靜放或抽真空處理后，情況會得到明顯的改善。

2.3 懸浮放電

放電原因：懸浮放電一般是處于電場的金屬部件松動或接觸不良，該金屬件與周圍的帶電體或接地體之間存在電位差產生的放電。

放電特點：處于地電位的部件，如硅鋼片磁屏蔽和各種緊固用金屬螺栓等，與地的連接松動脫落，導致懸浮電位放電;處于高電位的金屬部件與周圍帶電部位接觸不良也會造成懸浮放電，比如變壓器高壓套管端部接觸不良，就會造成懸浮電位放電。懸浮放電圖形比較典型，表現為幅值相等的單根放電信號分布。

處理方法：找到懸浮金屬部件，具體要看懸浮位置是在什么位置，如果懸浮部件在高場強位置，就要想辦法把懸浮部件與電場中的導體相聯通，必要時做屏蔽處理，讓其與周圍導體不存在電位差。如果懸浮部件在地電位，將懸浮部件良好接地即可。

案例：一臺SZ11-25000/110產品在進行中性點支撐方法的短時感應試驗時，A相合格，B、C相放電量為120p C，進行中性點接地的長時局放試驗時，A相合格，B、C相仍然有個120p C的放電，B、C兩相放電從圖形上看是懸浮放電，后來檢測低壓放電量發現低壓b相有個1200p C左右的懸浮放電，放電量不隨電壓的升高而變大，B、C兩相的放電符合低壓b對B、C兩相的傳遞。該產品低壓選用復合式套管，套管上部緊固密封墊的金屬圈與導電桿沒有導通，處于懸浮狀態造成的，將金屬圈與導電桿用金屬絲連接后放電消失。

2.4 金屬雜質或類金屬雜質放電

放電原因：該類放電主要由于絕緣件內部或變壓器油中的金屬雜質引起的。

放電特點：金屬類雜質放電最大的特點是放電的起始電壓和熄滅電壓較為接近。有一部分金屬雜質放電在剛起始和快熄滅時放電圖形呈現出懸浮放電的特點。故障嚴重時，放電起始后故障位置有可聞放電聲，這種情況下用超聲探測定位可輔助找到故障點大體位置，還要結合絕緣油色譜分析結果綜合判斷。

處理方法：可以先吊罩檢查，查找故障點。油樣色譜如果沒有異常的，說明故障位置較深，可能出現在絕緣件內部，這種情況要考慮換掉故障位置的絕緣件。如果油樣色譜已經表現出明顯放電現象的，這種情況一般發生在絕緣件表面或是油中的雜質。針對油中雜質，要徹底清理器身，必要時將繞組分解，分別對繞組和鐵心進行清理。

案例：一臺SFZ11-50000/110產品在做感應局放試驗時，A、B兩相合格，C相在對地95k V時起始400p C左右的放電，變壓器內部有可聞放電聲，熄滅電壓首端對地85k V，起始電壓與熄滅電壓比較接近，通過電氣法已經判斷為高壓C相首端對地放電，超聲定位捕捉的聲音最強位置也在首端壓板附近。后來吊罩檢查發現壓板上有些金屬粉末，下節油箱底部也有相同物質。為了徹底清除雜質最終將高、低壓繞組分解，用干凈的變壓器油對每個繞組逐一清洗，復裝后復試局放合格。

2.5 配套件質量問題引起的局放

放電原因：由于配套件存在著絕緣缺陷，影響變壓器局放試驗結果。

放電特點：配套件引起的局放問題主要體現在套管、有載分接開關、無勵磁分接開關等幾個方面。無勵磁分接開關和有載分接開關的問題一般出現在絕緣件上，有一定的共同性。電容式套管放電從電氣方法上看，首先符合首端對地放電的特點，再次電容式套管作為一個比較獨立的電容單元與首端相連，在套管電容內部有絕緣故障且局放量較小時，放電很難傳遞至其他相的首端或者其他繞組上。

處理方法：對于配套件引起的局放問題處理起來比較簡單，找到故障配件換掉即可。

案例1：一臺SSZ11-50000/110產品，在進行局放試驗時，電壓下高壓A、C相、中壓Am、Bm、Cm和低壓a、b、c各相均未檢測到放電，B相有500p C左右的放電，通過中性點支撐和中性點接地的方法看放電的起始熄滅電壓，確定為高壓B相首端對地放電，高壓B相的放電不能傳遞至其他各相首端，將高壓A、B兩相高壓套管互換復試局放，放電跟隨B相套管轉移至A相，確定為該放電是由高壓套管引起的，更換問題套管后復試局放合格。

3 總結

本文中筆者介紹了試驗工作中經常遇到的幾種局放類型。試驗過程中遇到局放問題后，首先要通過各種方法確定局放故障的位置，判斷出是哪種類型放電，然后有針對性的對故障點進行處理，這樣才能提高問題處理效率，減少返工次數。

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