500kV變壓器局放實(shí)驗(yàn)故障分析

王云云 張興磊

【摘 要】變壓器是電力系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備之一，局部放電主要是變壓器在高電壓的作用下，其內(nèi)部絕緣發(fā)生的放電。局部放電試驗(yàn)是變壓器驗(yàn)收投運(yùn)前的最后一項(xiàng)試驗(yàn)，也是對(duì)變壓器的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝質(zhì)量的一個(gè)綜合考驗(yàn)。本文對(duì)500kV變壓器局放原理及500kV變壓器局放實(shí)驗(yàn)重要性進(jìn)行了分析，并探討了500kV變壓器局放實(shí)驗(yàn)故障。

【關(guān)鍵詞】500kV變壓器；局放；實(shí)驗(yàn)；故障

電氣試驗(yàn)的危險(xiǎn)性較高且過(guò)程復(fù)雜，存在著較強(qiáng)的不確定性和特殊性，容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的安全隱患。因此，高壓電氣試驗(yàn)人員必須采取有效的方法保證高壓電氣試驗(yàn)的高效性以及安全性。變壓器局部放電測(cè)試是考核一臺(tái)變壓器的絕緣水平是否存在安全隱患的有效方法，所以，變壓器的局部放電測(cè)量結(jié)論是判斷一臺(tái)變壓器絕緣性能好壞的有效方法。同時(shí)，因?yàn)樵谏a(chǎn)以及制造分級(jí)絕緣變壓器的時(shí)候，生產(chǎn)商依照真實(shí)的絕緣性能有關(guān)要求，運(yùn)用了不一樣的絕緣強(qiáng)度絕緣件。為防止絕緣件被錯(cuò)誤使用，需要廠方增強(qiáng)絕緣件入廠監(jiān)督工作和檢測(cè)方面的工作，且檢查絕緣件運(yùn)用的效果。

一、500kV變壓器局放原理

變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在氣泡（氣隙）、油隙和絕緣弱點(diǎn)是不可避免的。這些氣泡（氣隙）、油隙和絕緣弱點(diǎn)通常是在變壓器制造過(guò)程中形成的。如油浸式變壓器，在其制造過(guò)程中，由于浸漆、干燥和真空處理不徹底，在產(chǎn)品所用的電木筒內(nèi)、絕緣紙板內(nèi)、絕緣紙層間不可避免地會(huì)形成一些空腔。當(dāng)絕緣油不能完全浸入空腔時(shí)，空腔內(nèi)就會(huì)存在氣泡（氣隙）。又如絕緣油本身質(zhì)量有問(wèn)題或絕緣油處理不好等，那么注入變壓器中的絕緣油內(nèi)部也會(huì)存在一些氣泡。由于氣體的介電系數(shù)比油、紙等絕緣材科的介電系數(shù)小，所以，氣隙承受的電場(chǎng)強(qiáng)度比油、紙絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度高。當(dāng)外施電壓達(dá)到某一定值時(shí)，這些氣隙就會(huì)首先發(fā)生局部放電。另外，油紙絕緣內(nèi)的油膜，油隔板絕緣結(jié)構(gòu)中的油隙，特別是“楔形”油隙，金屬部件、導(dǎo)線等處的尖角、毛刺，電場(chǎng)集中、場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高的局部區(qū)域等也都容易產(chǎn)生局部放電。

二、500kV變壓器局放實(shí)驗(yàn)的重要性

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)日益強(qiáng)大，大容量高電壓的油浸變壓器在各大供電廠以及發(fā)電站的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)運(yùn)行故障，那么將會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程不能正常運(yùn)行，造成不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失，尤其是放電性故障，比較輕的影響就是降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的可能發(fā)生爆炸，造成不可挽回的慘烈局面。油紙組合絕緣是變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，如果發(fā)生局部放電現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致油紙絕緣發(fā)生老化，嚴(yán)重的話可能發(fā)生擊穿現(xiàn)象。如果局部放電長(zhǎng)期存在的話，就會(huì)嚴(yán)重減少絕緣器件的使用年限，不僅會(huì)使整個(gè)變壓器不可以穩(wěn)定運(yùn)行，還會(huì)對(duì)設(shè)備本身造成很大的影響。變壓器是電力系統(tǒng)中保證變壓站穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分，關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的工作質(zhì)量，利用局部放電實(shí)驗(yàn)對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)，一方面可以明確知道變壓器的絕緣情況，另一方面還可以發(fā)現(xiàn)在制造過(guò)程中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。所以，利用局部放電實(shí)驗(yàn)檢測(cè)變壓器是一個(gè)保障電力系統(tǒng)及其設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵性的測(cè)試項(xiàng)目，我國(guó)有關(guān)單位要給予高度重視，并且制定一系列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行規(guī)范。

三、500kV變壓器局放實(shí)驗(yàn)故障

（一）感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

拆除變壓器和GIL結(jié)構(gòu)間的連接導(dǎo)體，然后把高壓側(cè)的油氣套管導(dǎo)電部位與方波信號(hào)發(fā)聲器的輸出端相聯(lián)，不斷調(diào)整方波信號(hào)發(fā)聲器輸出端檔位，使局部放電儀上顯示的局部放電量和方波信號(hào)發(fā)聲器檔位指示數(shù)保持一致。校準(zhǔn)完畢后，將局部放電儀上的所測(cè)參數(shù)作為校準(zhǔn)放電量，也就是試驗(yàn)參數(shù)。在局部放電儀上的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)之后，要拆除連接用的導(dǎo)線，再將氣室進(jìn)行封閉，然后在封閉的氣室中充入足夠的六氟化硫，要使氣壓達(dá)到氣室所能容納的峰值，確保絕緣性能。拆除引流線，然后將處于低壓側(cè)的封閉性的母線接地；將處于高座上的電流互感器處置為短路，然后將其可靠接地；同時(shí)還要將GIS結(jié)構(gòu)中的斷路器以及刀閘全部閉合，并可靠接地。

（二）高壓端繞組的特殊檢測(cè)

電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因出現(xiàn)短路現(xiàn)象，這是非常普遍的一種情況，但是短路現(xiàn)象的出現(xiàn)對(duì)于變壓器是存在非常大的危害的，短路電流會(huì)產(chǎn)生特別大的電動(dòng)力，在這樣的電動(dòng)力的影響下，變壓器的繞組就會(huì)很容易出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為局部變形或者是扭曲的情況，如果比較嚴(yán)重的話可能造成非常大的事故，使人們的生命財(cái)產(chǎn)面臨巨大的威脅。長(zhǎng)期以來(lái)的測(cè)試結(jié)果表明，500kV變壓器的高壓管套相比于其他一些普通的電壓變壓器是特別高的，如果測(cè)試的時(shí)候沒(méi)有吊車的協(xié)助單單依靠人力攀爬是非常艱苦的，所以，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中工作人員會(huì)利用套管末屏取信號(hào)的方法來(lái)進(jìn)行變壓器繞組的檢測(cè)工作。

（三）分接開(kāi)關(guān)檔位的選擇

分接開(kāi)關(guān)是500kV變壓器的重要組成部分，也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行局部放電實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)把分接開(kāi)關(guān)檔位放置在1檔的地方，但是在進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要依照分接開(kāi)關(guān)檔位的高低來(lái)選擇其他合適的參數(shù)設(shè)置，將分接開(kāi)關(guān)檔位放在1檔的時(shí)候，可以完全實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)斷點(diǎn)的詳細(xì)測(cè)試，但是缺點(diǎn)就是沒(méi)有辦法測(cè)試出來(lái)匝與匝之間的電壓大小，這樣的情況下，雖然能夠測(cè)試出來(lái)的結(jié)果但是這種結(jié)果不是特別準(zhǔn)確。在研究人員一直以來(lái)的測(cè)試工作中發(fā)現(xiàn)，如果把變壓器的分接開(kāi)關(guān)檔位設(shè)置在最高檔以及最低檔的時(shí)候，匝與匝之間的電壓就會(huì)處在一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的水平，因此在一般情況下，在對(duì)高壓變壓器進(jìn)行局部放電測(cè)試的時(shí)候，最好把分接開(kāi)關(guān)檔位設(shè)置在1檔或者是7檔。

（四）木螺栓故障分析

實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)故障發(fā)生的主要原因是誤用絕緣強(qiáng)度較低的木螺栓，并存在以下設(shè)計(jì)缺陷：第一，在高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域采用貫穿性長(zhǎng)木螺栓的結(jié)構(gòu)，破壞了隔板的絕緣作用，將純油隙變成了爬電距離，降低了絕緣強(qiáng)度；第二，油箱壁上磁屏蔽的紙板過(guò)短，未覆蓋該故障木螺栓，導(dǎo)致該螺栓正對(duì)油箱磁屏蔽，降低了絕緣強(qiáng)度。根據(jù)故障發(fā)生的原因，主要采取以下處理措施，進(jìn)行返修處理：第一，采用新采購(gòu)的高絕緣性能木螺栓替換變壓器上所有木螺栓；第二，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，取消高壓引線出頭區(qū)域用于固定外隔板的木螺栓，外隔板采用懸掛式固定，從而既可防止螺栓在高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域的擊穿放電，也避免出現(xiàn)隔板的貫穿性問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，要想確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，除了嚴(yán)格把關(guān)變壓器的制造、安裝過(guò)程以外，還必須對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電測(cè)試，通過(guò)局部放電實(shí)驗(yàn)，為500kV變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航，同時(shí)，給電力系統(tǒng)的其他工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)我國(guó)供電質(zhì)量不斷提高。

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