淺談變壓器局部放電試驗(yàn)

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

關(guān)鍵詞：變壓器；局部放電；測(cè)試

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了工農(nóng)業(yè)的飛速進(jìn)步，人們的物質(zhì)文化生活水平有了較大的提高，人們對(duì)電能有了更高的需求，電能已成為目前國民經(jīng)濟(jì)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(yùn)行，電力變壓器作為電網(wǎng)運(yùn)行中的重要組成部分，其自身的質(zhì)量及安裝工藝都會(huì)對(duì)其正常使用造成影響，目前對(duì)電力變壓器采取局部放電試驗(yàn)來對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合性的檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)安全供電的目標(biāo)。通過多項(xiàng)試驗(yàn)表明，局部放電試驗(yàn)是檢驗(yàn)變壓器絕緣性能的重要指標(biāo)，同時(shí)在實(shí)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(yàn)中檢驗(yàn)出來，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)或生產(chǎn)過程中遺留的缺陷在高強(qiáng)電場(chǎng)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(shí)間內(nèi)并不會(huì)影響到變壓器的絕緣強(qiáng)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(huì)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(shí)間不夠，變壓器絕緣中存在殘余氣體，導(dǎo)致運(yùn)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(duì)層壓制品中氣泡的危害性認(rèn)識(shí)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(duì)油浸變壓器而言，由于真空注油真空度不高、注油后靜放時(shí)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(dāng)中，當(dāng)在干燥工藝處理里需要控制好真空度，如果真空度、干燥時(shí)間和溫度控制不好，那么線圈中就會(huì)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(shí)間不夠長(zhǎng)，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(fù)荷絕緣材料和導(dǎo)線的膨脹系數(shù)存在差異，從而造成一些氣隙。在運(yùn)行過程中這些氣體導(dǎo)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(jì)方面出現(xiàn)的問題，在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)不合理，從而導(dǎo)致絕緣內(nèi)部電場(chǎng)分布不均，某些部位的電場(chǎng)強(qiáng)度過高，因此與絕緣材料的起始游離電壓發(fā)生沖突，導(dǎo)致局部放電。另外設(shè)計(jì)選用的許用電場(chǎng)強(qiáng)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(dǎo)線較多，如果銅鋁導(dǎo)致外的箔沒有打磨光滑，或是絕緣材料在設(shè)計(jì)上沒有達(dá)到電氣性能的要求等，才會(huì)使變壓器局部放電。

1.4 加工工藝控制不嚴(yán)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(yán)格的話，會(huì)有毛刺；對(duì)于內(nèi)部的高壓引線在安裝時(shí)如果技術(shù)不到位，會(huì)發(fā)生接觸不良的情況；導(dǎo)致或焊接的部位處理不好也會(huì)有尖角、毛刺等情況，這些因工藝控制不嚴(yán)格而留下的隱患，會(huì)使電場(chǎng)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(yùn)行過程中需要對(duì)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(xì)小的雜物進(jìn)入變壓器繞組或器身中，則會(huì)在高場(chǎng)強(qiáng)的地方引起放電。

2 現(xiàn)場(chǎng)局部放電的測(cè)量

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

2.1 現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)的基本要求

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/ T474-2006《電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則》中對(duì)電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)的相關(guān)要求進(jìn)行了闡述。電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)通常使用電氣法（脈沖電流法），主要測(cè)量的物理量為規(guī)定測(cè)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(yàn)電源的選擇

變壓器局部放電試驗(yàn)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(jī)組兩種。

一是，變頻電源方式： 采用電力半導(dǎo)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(diǎn)是設(shè)備輕便，輸出頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)， 利用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電抗器可使試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)起來電路較為復(fù)雜，對(duì)元件參數(shù)要求苛刻，帶無功負(fù)載能力差。目前常在220 kV 及以下電壓等級(jí)的變壓器局放試驗(yàn)中使用，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻電源的應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。

二是，中頻發(fā)電機(jī)方式： 通常由電動(dòng)發(fā)電機(jī)組生成試驗(yàn)所需頻率的電源， 優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓穩(wěn)定、結(jié)實(shí)耐用、維護(hù)方便，安全性好，可靠性高。其缺點(diǎn)是：體積大，重量相對(duì)較重，在被試品容性負(fù)載較大時(shí)，由于發(fā)電機(jī)定子容性電流的助磁作用，可能引起自激現(xiàn)象，需要較準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)補(bǔ)償電抗的容量。發(fā)電機(jī)方式使用與幾乎所有電壓等級(jí)和容量的變壓器試驗(yàn)，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(yàn)對(duì)其在設(shè)計(jì)、制造和安裝方面的缺陷特別靈敏，通過局部放電試驗(yàn)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(yùn)行。同時(shí)局部放電試驗(yàn)?zāi)壳耙殉蔀楹饬侩娏ψ儔浩髻|(zhì)量的重要檢測(cè)手段，也被業(yè)界人士所認(rèn)可，相信在局部放電試驗(yàn)的檢測(cè)手段下，電力變壓器的質(zhì)量水平會(huì)得到較大的提升，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全的保證。

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