現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)淺析

（湖南省送變電工程公司調(diào)試分公司，長(zhǎng)沙，410015）

現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)淺析

戴智榮,胡臻

（湖南省送變電工程公司調(diào)試分公司，長(zhǎng)沙，410015）

文章從現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電的產(chǎn)生與危害出發(fā)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)實(shí)施的目的和意義進(jìn)行了分析，并對(duì)主變局部放電試驗(yàn)的電源及試驗(yàn)的過(guò)程與判斷進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的干擾類型以及干擾的抑制與排查進(jìn)行了分析，僅供同行參考。

主變局放；試驗(yàn)分析；試驗(yàn)判斷；干擾

0　引言

受各種環(huán)境因素的影響，電力變壓器在出廠之后，其需要經(jīng)過(guò)運(yùn)輸和安裝等一系列的過(guò)程才能應(yīng)用到電力工程中，但在這個(gè)過(guò)程中卻有可能導(dǎo)致變壓器的絕緣受到破壞，因此，電力變壓器在交接驗(yàn)收的過(guò)程中，對(duì)電力變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)是一個(gè)必須的過(guò)程，而通過(guò)這一試驗(yàn)過(guò)程，不僅能夠?qū)ψ儔浩髟谶\(yùn)輸和安裝中是否對(duì)絕緣造成損害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能決定其是否能夠正常投放到電力設(shè)備的運(yùn)行中。從這些因素考慮，做好電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)是電力工程的一個(gè)重要方向，并對(duì)電力設(shè)備的安全運(yùn)行有著積極的作用。

1　現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電的產(chǎn)生與危害

局部放電一般情況下所指的是在電場(chǎng)的作用下，變壓器絕緣中的部分區(qū)域發(fā)生了放電短路的情況。由于電力變壓器中的絕緣結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)不當(dāng)或制作工藝不良，不僅會(huì)造成局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高，在一定程度上還會(huì)導(dǎo)致絕緣中含有氣隙，此時(shí)，若變壓器油不夠純凈、安裝、檢修或運(yùn)行時(shí)絕緣出現(xiàn)受潮等，均會(huì)造成變壓器在使用中出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。

圖一：現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)原理程序圖

經(jīng)試驗(yàn)分析研究，電力變壓器絕緣中的局部放電主要有油中氣泡放電、懸浮顆粒放電、尖端放電、沿面放電、氣隙放電等多種類型。一般來(lái)講，變壓器一旦出現(xiàn)局部放電的情況，其不僅會(huì)損傷固體絕緣材料，造成對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)的破壞，同時(shí)，局部放電中所產(chǎn)生的氣體還會(huì)產(chǎn)生積累性的氣泡放電，進(jìn)而增加絕緣老化的程度，導(dǎo)致絕緣被徹底擊穿破壞。局部放電的產(chǎn)生，破壞了絕緣結(jié)構(gòu)，同時(shí)降低了變壓器的使用壽命，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致短路現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)變壓器的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的安全威脅，因此，對(duì)變壓器現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)的研究非常重要。

2　現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)實(shí)施的目的和意義

現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)的實(shí)施，不僅能夠?qū)Ω鞣N缺陷所導(dǎo)致的局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)Ψ烹姲l(fā)生的部位、放電的強(qiáng)弱、變壓器的設(shè)計(jì)、絕緣的老化程度等各個(gè)環(huán)節(jié)中所存在的問(wèn)題進(jìn)行判斷，并根據(jù)這些問(wèn)題及時(shí)地提出處理意見(jiàn)。因此，要保證設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，局部放電試驗(yàn)是必不可少的。

3　現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)分析

3.1試驗(yàn)方法與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB1094.3-2003規(guī)定，變壓器的局部放電試驗(yàn)加壓程序如圖一所示，試驗(yàn)分5個(gè)步驟，在每個(gè)步驟中對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的試驗(yàn)電壓和加壓時(shí)間。

圖一中，A=5min；B=5min；C=120×（額定頻率/試驗(yàn)頻率）s，但不少于15s；D=60min；E=5min。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)家電網(wǎng)生（2012）352號(hào)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故技術(shù)措施》(修訂版)，在1.5Um/下，加壓時(shí)間60分鐘，局放量≤100pC；在1.1Um/下，視在電荷量的連續(xù)水平≤100Pc。

3.2現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)電源

變頻試驗(yàn)電源?，F(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)中，其經(jīng)常會(huì)使用變頻加壓法，這一方法不僅具有加壓設(shè)備質(zhì)量輕、體積小的優(yōu)勢(shì)，在所需的電源容量上也比較小，因此在放局部放電接線試驗(yàn)中被廣泛的應(yīng)用著，試驗(yàn)原理圖如圖二所示。此試驗(yàn)的實(shí)施中，通過(guò)對(duì)變頻電源頻率的調(diào)節(jié)，能夠讓不吃電抗器和變壓器本身的電容和電感產(chǎn)生諧振，以實(shí)現(xiàn)升壓的目的。同時(shí)，電容分壓器還能對(duì)變壓器低壓側(cè)所能夠承受的電壓值進(jìn)行精確的測(cè)量。為了試驗(yàn)過(guò)程中，為了更加直觀的將局部放電的視在放電量看出，可采取脈沖電流法進(jìn)行局部放電測(cè)量，這一方法的靈敏度非常高。

圖二中，F(xiàn)C：變頻電源；T：試驗(yàn)變壓器；L：補(bǔ)償電抗器；A1A2：鉗形電流表；C1C2：電容分壓器；Z：檢測(cè)阻抗；PD：局放儀

3.3主變局部放電試驗(yàn)的容量計(jì)算

變壓器局部放電試驗(yàn)時(shí)，正確估算其試驗(yàn)容量對(duì)試驗(yàn)的順利進(jìn)行關(guān)系很大，由于現(xiàn)場(chǎng)采用變頻法，一般只考慮有功功率和容性無(wú)功功率。

圖二：變壓器局部放電試驗(yàn)原理接線圖

圖三：局部放電測(cè)量結(jié)線

（2）容性無(wú)功功率的估算。按集中電容估算，首先，用介損測(cè)量中的數(shù)據(jù)算出變壓器各側(cè)繞組總的對(duì)地電容。從而得出每相的對(duì)地的電容，此電容上的電壓以繞組首尾電位之和的一半計(jì)算，從而得出繞組被試相和非被試相的電容電流分別為：；根據(jù)上述公式，算出高、中、低三側(cè)繞組的被試相和非被試相的電容電流，然后將高、中壓側(cè)的電容電流分別乘各自的變比換算至低壓側(cè)。從而得出低壓側(cè)總的電容電流，再乘變壓器低壓側(cè)上所施加的試驗(yàn)電壓，即得到試驗(yàn)頻率下的容性無(wú)功估算值。

3.4現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)的測(cè)量

局部放電測(cè)量是通過(guò)局部放電的取樣、測(cè)量裝置、測(cè)量回路校正、干擾抑制四個(gè)方面進(jìn)行的。首先，如圖三現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電測(cè)量結(jié)線所示，被試驗(yàn)的變壓器在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間和電壓中，需要先對(duì)局部放電儀中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并和標(biāo)定的系數(shù)相乘，以此對(duì)起始放電的電壓和熄滅的電壓值進(jìn)行觀察。

(a)并聯(lián)法（b）串聯(lián)法

然后，根據(jù)局部放電測(cè)量裝置所具備的性能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電的回路進(jìn)行測(cè)量矯正。在此測(cè)量矯正中，試驗(yàn)選取的變壓器、測(cè)量裝置和測(cè)量電纜的回路都需實(shí)施，并按照如下的順序進(jìn)行矯正：將標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的輸出電壓作為已知電量注入到變壓器被試驗(yàn)的部位和地之間，同時(shí)對(duì)測(cè)量裝置的讀數(shù)進(jìn)行讀?。挥?jì)算測(cè)量裝置的讀數(shù)以及注入電量的換算系數(shù)，在這兩個(gè)步驟完整后，若試品電容值大于脈沖發(fā)生器中的Co值，此時(shí)需要矯正脈沖和放電量，并將脈沖的上升時(shí)間控制在0.1μs內(nèi)。

3.5試驗(yàn)的判斷與對(duì)干擾的排查與消除

3.5.1試驗(yàn)的判斷

現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)中，對(duì)局部放電試驗(yàn)結(jié)果的正確識(shí)別和判斷是試驗(yàn)中的一個(gè)重要部分。局部放電試驗(yàn)在實(shí)施的過(guò)程中，其會(huì)受到各種因素的影響，并出現(xiàn)隨機(jī)性非常強(qiáng)的一些物理現(xiàn)象，因此需要對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。從以上的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，局部放電具有四個(gè)方面的特征：

一、電暈放電，放電不隨電壓的上升而上升，正負(fù)對(duì)稱；

二、油中放電，放電發(fā)生在波峰值前后時(shí)隨著電壓增大；

三、氣中放電，放電發(fā)生在波峰值附近，且有正負(fù)極性，脈沖的間隔相等；

四、外部干擾，也稱不穩(wěn)定放電，發(fā)生在電源零點(diǎn)附近的不規(guī)則脈沖。

局部放電四種特性中，外部干擾不僅會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)檢測(cè)靈敏度的下降，嚴(yán)重情況下，還對(duì)造成誤判斷的結(jié)果，因此，試驗(yàn)中做好干擾的排查工作非常重要。

3.5.2干擾的抑制與排查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)測(cè)量中的影響方式，局部放電常見(jiàn)干擾分別為：電源干擾、試驗(yàn)設(shè)備各元件的放電干擾、接地系統(tǒng)干擾和懸浮電位干擾，放電干擾排查的進(jìn)行需要針對(duì)這些干擾的形式逐步進(jìn)行。若被試變壓器局部放電的檢測(cè)結(jié)果正常，且監(jiān)測(cè)設(shè)備和局部放電升壓長(zhǎng)期應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)中，在試驗(yàn)中電源的電壓穩(wěn)定，無(wú)異常情況的發(fā)生，可排除電源干擾和試驗(yàn)設(shè)備各元件的放電干擾；若被試變壓器局部放電的檢測(cè)結(jié)果正常，壓側(cè)放電量和試驗(yàn)電壓相關(guān)，可排除電磁輻射干擾；檢查試驗(yàn)回路的各接線，若各連接部位接觸良好，高電位導(dǎo)體附近無(wú)電源尖端出現(xiàn)的可能性，為了對(duì)均壓環(huán)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行檢查，對(duì)高、中壓側(cè)的各相進(jìn)行更換，更換后進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此時(shí)，脈沖信號(hào)若依舊顯現(xiàn)，可排斥接地系統(tǒng)干擾；在常規(guī)干擾排查手段實(shí)效后，第二天可重新進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，為了更好的確定放電源的位置，可采用非被試相短路接地的中性點(diǎn)支撐法進(jìn)行局部放電檢測(cè)，檢測(cè)中，若局部放電信號(hào)的起始、熄滅電壓、測(cè)量電壓下的放電量一致，可排除懸浮電位干擾。

由于現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)的有效性是從干擾的抑制中體現(xiàn)的，因此，干擾的抑制是保證試驗(yàn)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)干擾的抑制可以從干擾的來(lái)源進(jìn)行，對(duì)于來(lái)自廣播、電暈、電焊等空間上的干擾，可采取選擇40-200KHz的頻帶；針對(duì)來(lái)自試驗(yàn)內(nèi)部和電源的干擾，可在電源側(cè)增加電容器，以將電源干擾旁路除掉；針對(duì)位于高場(chǎng)區(qū)的懸浮電位放電干擾，可以采用球均壓的方法，使被試驗(yàn)電壓器周圍的懸浮金屬導(dǎo)體接地，以防止帶電高壓套管端頭電暈的產(chǎn)生。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力變壓器在投入運(yùn)行前對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)有著重要的價(jià)值。這一試驗(yàn)的進(jìn)行，不僅能夠?qū)⒆儔浩鞯馁|(zhì)量詳細(xì)的測(cè)量出來(lái)，還能夠?qū)ψ儔浩髟谶\(yùn)行中有無(wú)絕緣缺陷和事故隱患進(jìn)行判定。于此同時(shí)，試驗(yàn)的進(jìn)行也說(shuō)明了現(xiàn)場(chǎng)主變局部放電試驗(yàn)中所采取的試驗(yàn)方法、抗干擾措施具有著一定的可信度，以此促使著電力變壓器在運(yùn)行中安全性能的提升，對(duì)電力企業(yè)在社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益上的良好獲得，有著深遠(yuǎn)的意義。

[1] 孟建英,郭紅兵,孫曉紅等.500kV變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電超標(biāo)分析與處理[J].電工技術(shù).2010,12(10):15-16.[J].東北電力技術(shù).2013,34(08):34-35.

[2] 牛李,應(yīng)勇,趙義松等.某220kV變壓器長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)電壓帶局部放電測(cè)量試驗(yàn)局放量超標(biāo)分析[J].東北電力技術(shù).2013,34(08):34-35.

[3] 邱曉丹,周啟龍,王世成,黃洪陽(yáng),李萬(wàn)里.變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用.2010,21(03):132-133.

[4] 孫敬鶴.變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)[J].水力采煤與管道運(yùn)輸.2010,24(02):64-65.

[5] 梁瑜.交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)及特征提取技術(shù)進(jìn)展[J].電氣開(kāi)關(guān).2010,16(05):84-85.

Analysis of partial discharge test of transformer on site

Dai Zhirong,Hu Zhen
(Hunan electric power transmission and substation engineering company debugging branch,Changsha, 410015)

The article from the site partial discharge transformer generation andharm,the purpose and significance of the implementation of the main transformer partial discharge test were analyzed,and the process anddetermine the power and test of partial discharge in transformer test are analyzed in detail,the suppression and checking interference type,interference test at process was analyzed,only for reference.

main partial discharge test;test;interference analysis

戴智榮（1973-），女，漢族，湖南長(zhǎng)沙人，本科，工程師，高級(jí)技師，主要從事高壓電氣調(diào)試工作；

胡臻（1973-），男，漢族，湖南長(zhǎng)沙人，本科，工程師，主要從事高壓電氣調(diào)試工作。