油浸式變壓器的局部放電問(wèn)題與控制研究

吳豫輝+何關(guān)金

摘 要：油浸式變壓器以其所具備的節(jié)能優(yōu)勢(shì)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，受各種因素的影響，變壓器常出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。放電過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熱量，進(jìn)而對(duì)變壓器絕緣造成一定的損壞，這不利于變壓器的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，有必要對(duì)油浸式變壓器局部放電的原因進(jìn)行分析，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施加以控制，從而減少或消除局部放電現(xiàn)象，確保變壓器和電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。就油浸式變壓器的局部放電問(wèn)題及其解決方法展開(kāi)了研究。

關(guān)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(lèi)號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jié)構(gòu)發(fā)生非慣性放電的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于絕緣結(jié)構(gòu)氣隙、油膜以及導(dǎo)體邊緣等部位。在油浸式變壓器內(nèi)，局部放電的原因較為復(fù)雜，放電初始為低能量放電，根據(jù)放電情況的不同，可劃分為多種形式。以絕緣介質(zhì)為劃分依據(jù)，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(jù)，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(jiàn)于空穴、油隙和電極尖端等處，絕緣紙板中的局部放電常見(jiàn)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(shù)中，氣體的介電常數(shù)相對(duì)最小，加之氣體的耐壓強(qiáng)度小于液體和固體，因此，當(dāng)固體絕緣材料中出現(xiàn)空腔、空穴或油液中存在大量氣泡時(shí)，在交流電壓的作用下氣體需要承受較高的場(chǎng)強(qiáng)，極易引發(fā)放電現(xiàn)象。

在變壓器的養(yǎng)護(hù)中，如果養(yǎng)護(hù)工作不到位，則可能會(huì)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(huì)使油液中存有氣泡。此外，導(dǎo)電體接觸不良、金屬部件之間未連接緊固也是引發(fā)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(shí)、有效地解決該問(wèn)題，則局部放電會(huì)陷入惡性循環(huán)的狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞或擊穿設(shè)備，進(jìn)而引發(fā)電力事故。

2 油浸式變壓器局部放電問(wèn)題的控制方法

2.1 ERA測(cè)量法

ERA測(cè)量法即高頻脈沖電流測(cè)量法。實(shí)踐表明，應(yīng)用該方法能快速、準(zhǔn)確地找到油浸式變壓器的局部放電部位。具體應(yīng)用該方法時(shí)，應(yīng)注意以下2點(diǎn)問(wèn)題。

2.1.1 確保施加電壓的正確性

在對(duì)油浸式變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，為了避免鐵芯飽和，可使用超過(guò)額定頻率的試驗(yàn)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(yàn)電壓間不存在特定關(guān)系。為了使ERA測(cè)量法的測(cè)量結(jié)果更具有有效性，通常需要重復(fù)試驗(yàn)，每次試驗(yàn)時(shí)使用的試驗(yàn)電壓應(yīng)與我國(guó)現(xiàn)行的GB1094.3—2003中的規(guī)定相符。需要特別注意的是，試壓電壓應(yīng)以高壓出線端的測(cè)量結(jié)果為準(zhǔn)。

2.1.2 注意時(shí)延效應(yīng)

所謂“時(shí)延效應(yīng)”，是指時(shí)間上的延遲。在采用ERA測(cè)量法測(cè)量時(shí)，加載試驗(yàn)電壓后不一定會(huì)出現(xiàn)局放信號(hào)，而在持續(xù)施加電壓后才會(huì)出現(xiàn)較為明顯的局放信號(hào)。這是因?yàn)榫址诺臅r(shí)延具有隨機(jī)性的特點(diǎn)。對(duì)于油浸式變壓器而言，其油紙絕緣是一個(gè)較為復(fù)雜的混合體，除油、紙這兩種主要介質(zhì)外，還包含溶于油中的水分、氣體和固體微粒等，這些物質(zhì)的聚集通常需要一定的時(shí)間。如果測(cè)量局部放電現(xiàn)象時(shí)存在時(shí)延效應(yīng)，則表明變壓器的絕緣狀態(tài)不良，依據(jù)GB1094.3—2003，ACLD試驗(yàn)與時(shí)延效應(yīng)有關(guān)。因此，采用ERA測(cè)量法測(cè)量時(shí)，施加電壓的時(shí)間不得短于規(guī)范規(guī)定的時(shí)間。

2.2 局部放電的在線監(jiān)測(cè)

在線運(yùn)行的油浸式變壓器的局放信號(hào)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(jù)這3種傳播途徑對(duì)局放信號(hào)進(jìn)行取樣。

2.2.1 脈沖電流、超聲聯(lián)合在線監(jiān)測(cè)法

該方法的在線監(jiān)測(cè)原理如圖1所示。

由圖1可以看出，該方法最突出的特點(diǎn)是通道數(shù)量較多，能對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。由于采用了電、聲同時(shí)監(jiān)測(cè)，從而大幅度提升了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。但線路過(guò)多會(huì)導(dǎo)致安裝工作變得復(fù)雜。

2.2.2 超高頻在線監(jiān)測(cè)

該方法的優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)的信號(hào)頻率較高和對(duì)于干擾信號(hào)的處理較為簡(jiǎn)單，但因天線接收信號(hào)時(shí)存在盲區(qū)，所以，需要采取相應(yīng)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(guò)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(xiàn)象。該方法可通過(guò)以下2種途徑實(shí)現(xiàn)：①在變壓器中取油樣，并將油樣帶回實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)；②將在線監(jiān)測(cè)裝置安裝在變壓器上，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)對(duì)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(yīng)用效果，且其可與其他局部放電的測(cè)量方法配合，從而提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。必須注意的是，如果DGA分析法檢測(cè)到變壓器絕緣存在局部放電現(xiàn)象，則表明絕緣已經(jīng)損壞，對(duì)于此類(lèi)因局部放電而造成的事故，不可重復(fù)進(jìn)行測(cè)量試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張發(fā)英.變壓器局部放電和檢測(cè)[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(yù)防局部放電措施的探討[J].天津電力技術(shù)，2013（05）.

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

〔編輯：張思楠〕