變壓器常見局放問題淺析

俞聰

摘要：隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，電力變壓器的電壓等級(jí)和容量也不斷提高，電力變壓器的安全運(yùn)行在高壓輸電中的有著重要的意義。從大量的運(yùn)行事故中可以發(fā)現(xiàn)，變壓器在沒有遭受任何過電壓的情況下，也會(huì)發(fā)生絕緣故障。究其原因，變壓器在運(yùn)行過程中，其內(nèi)部絕緣的某些薄弱部位在高場(chǎng)強(qiáng)的作用下發(fā)生了局部放電，從而導(dǎo)致絕緣性能下降，在嚴(yán)重的局部放電長期作用下，甚至?xí)斐蓳舸Ｓ纱丝梢?，?duì)于變壓器尤其是超高壓變壓器能否長期安全運(yùn)行，僅通過外施耐壓和沖擊耐壓試驗(yàn)是不夠的，尚需考核局部放電性能，局部放電的控制是企業(yè)綜合制造能力的體現(xiàn)。

關(guān)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(yàn)過程中經(jīng)常遇到的局部放電故障主要有：絕緣件內(nèi)部氣隙放電、裝配過程中真空度不夠或靜放時(shí)間不夠造成的淺層氣泡放電、懸浮放電、金屬雜質(zhì)或類金屬雜質(zhì)放電、配套件質(zhì)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(jù)近些年試驗(yàn)總結(jié)，對(duì)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(nèi)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(diǎn)：從電氣方面講，氣穴類放電一旦在高場(chǎng)強(qiáng)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(shí)間靜放后，試驗(yàn)現(xiàn)象一般沒有大的改善，起始熄滅電壓比較穩(wěn)定?？山傅臍庋ǎ?jīng)過熱油循環(huán)、保真空及靜放處理后，起始電壓會(huì)隨著靜放時(shí)間的延長而變高，其中有一部分放電經(jīng)過以上方法處理后，放電會(huì)完全消失。從放電圖形上來看，該類放電的頻率會(huì)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(duì)此類放電一般先進(jìn)行熱油循環(huán)、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(huì)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(tái)SZ11-50000/110產(chǎn)品在局放試驗(yàn)時(shí)C相局放量超出標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)現(xiàn)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(cè)高低壓放電量及放電起始熄滅電壓，確定為高壓首端對(duì)地放電，該放電高壓首端對(duì)地的起始電壓為95.4k V，高壓首端對(duì)地的熄滅電壓10.6k V。經(jīng)過熱油循環(huán)及較長時(shí)間保真空處理后放電現(xiàn)象幾乎沒有變化。在復(fù)試試驗(yàn)過程中反復(fù)施加感應(yīng)耐壓，放電量數(shù)量級(jí)變大，試驗(yàn)后的油樣中出現(xiàn)乙炔。吊罩檢查發(fā)現(xiàn)在高壓C相壓板高壓出頭側(cè)對(duì)拉板位置有放電痕跡。后將壓板解剖發(fā)現(xiàn)在放電位置存在氣穴，氣穴在高場(chǎng)強(qiáng)作用下出現(xiàn)放電路徑。后來更換C相壓板復(fù)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(chǎng)強(qiáng)位置附著氣泡。

放電特點(diǎn)：氣泡類放電在高場(chǎng)強(qiáng)作用下一般可以擊穿，從而使放電現(xiàn)象得到改善。一般反復(fù)的施加預(yù)加電壓U1，放電會(huì)越來越小，甚至?xí)耆А?/p>

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(huì)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(chǎng)的金屬部件松動(dòng)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(chǎn)生的放電。

放電特點(diǎn)：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(dòng)脫落，導(dǎo)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(huì)造成懸浮放電，比如變壓器高壓套管端部接觸不良，就會(huì)造成懸浮電位放電。懸浮放電圖形比較典型，表現(xiàn)為幅值相等的單根放電信號(hào)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(chǎng)強(qiáng)位置，就要想辦法把懸浮部件與電場(chǎng)中的導(dǎo)體相聯(lián)通，必要時(shí)做屏蔽處理，讓其與周圍導(dǎo)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(tái)SZ11-25000/110產(chǎn)品在進(jìn)行中性點(diǎn)支撐方法的短時(shí)感應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，A相合格，B、C相放電量為120p C，進(jìn)行中性點(diǎn)接地的長時(shí)局放試驗(yàn)時(shí)，A相合格，B、C相仍然有個(gè)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(cè)低壓放電量發(fā)現(xiàn)低壓b相有個(gè)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(duì)B、C兩相的傳遞。該產(chǎn)品低壓選用復(fù)合式套管，套管上部緊固密封墊的金屬圈與導(dǎo)電桿沒有導(dǎo)通，處于懸浮狀態(tài)造成的，將金屬圈與導(dǎo)電桿用金屬絲連接后放電消失。

2.4 金屬雜質(zhì)或類金屬雜質(zhì)放電

放電原因：該類放電主要由于絕緣件內(nèi)部或變壓器油中的金屬雜質(zhì)引起的。

放電特點(diǎn)：金屬類雜質(zhì)放電最大的特點(diǎn)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(zhì)放電在剛起始和快熄滅時(shí)放電圖形呈現(xiàn)出懸浮放電的特點(diǎn)。故障嚴(yán)重時(shí)，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(cè)定位可輔助找到故障點(diǎn)大體位置，還要結(jié)合絕緣油色譜分析結(jié)果綜合判斷。

處理方法：可以先吊罩檢查，查找故障點(diǎn)。油樣色譜如果沒有異常的，說明故障位置較深，可能出現(xiàn)在絕緣件內(nèi)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(jīng)表現(xiàn)出明顯放電現(xiàn)象的，這種情況一般發(fā)生在絕緣件表面或是油中的雜質(zhì)。針對(duì)油中雜質(zhì)，要徹底清理器身，必要時(shí)將繞組分解，分別對(duì)繞組和鐵心進(jìn)行清理。

案例：一臺(tái)SFZ11-50000/110產(chǎn)品在做感應(yīng)局放試驗(yàn)時(shí)，A、B兩相合格，C相在對(duì)地95k V時(shí)起始400p C左右的放電，變壓器內(nèi)部有可聞放電聲，熄滅電壓首端對(duì)地85k V，起始電壓與熄滅電壓比較接近，通過電氣法已經(jīng)判斷為高壓C相首端對(duì)地放電，超聲定位捕捉的聲音最強(qiáng)位置也在首端壓板附近。后來吊罩檢查發(fā)現(xiàn)壓板上有些金屬粉末，下節(jié)油箱底部也有相同物質(zhì)。為了徹底清除雜質(zhì)最終將高、低壓繞組分解，用干凈的變壓器油對(duì)每個(gè)繞組逐一清洗，復(fù)裝后復(fù)試局放合格。

2.5 配套件質(zhì)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(yàn)結(jié)果。

放電特點(diǎn)：配套件引起的局放問題主要體現(xiàn)在套管、有載分接開關(guān)、無勵(lì)磁分接開關(guān)等幾個(gè)方面。無勵(lì)磁分接開關(guān)和有載分接開關(guān)的問題一般出現(xiàn)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(duì)地放電的特點(diǎn)，再次電容式套管作為一個(gè)比較獨(dú)立的電容單元與首端相連，在套管電容內(nèi)部有絕緣故障且局放量較小時(shí)，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(duì)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(tái)SSZ11-50000/110產(chǎn)品，在進(jìn)行局放試驗(yàn)時(shí)，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(cè)到放電，B相有500p C左右的放電，通過中性點(diǎn)支撐和中性點(diǎn)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(duì)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(fù)試局放，放電跟隨B相套管轉(zhuǎn)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(fù)試局放合格。

3 總結(jié)

本文中筆者介紹了試驗(yàn)工作中經(jīng)常遇到的幾種局放類型。試驗(yàn)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(duì)性的對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行處理，這樣才能提高問題處理效率，減少返工次數(shù)。

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