隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展和輸電電壓的提高,電網(wǎng)和電力用戶對大型電力變壓器的絕緣可靠性的要求越來越高。由于局部放電試驗(yàn)對絕緣沒有破壞性作用而且十分靈敏,能有效地發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣內(nèi)部的固有缺陷或運(yùn)輸、安裝工程中產(chǎn)生危及安全的缺陷,因而現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用,已列為72.5kV及以上電壓等級變壓器現(xiàn)場必做的交接試驗(yàn)項(xiàng)目。

局部放電及其原理

局部放電又稱靜電游離,就是靜電荷流動(dòng)的意思。在一定的外施電壓作用下,在電場較強(qiáng)的區(qū)域靜電荷在絕緣較弱的位置首先發(fā)生靜電游離,但不形成絕緣擊穿。這種靜電荷流動(dòng)的現(xiàn)象稱為局部放電。對于被氣體包圍的導(dǎo)體附近發(fā)生的局部放電稱為電暈。

局部放電是在變壓器內(nèi)部絕緣局部位置發(fā)生的放電，因放電處于局部位置，能量較低，并不直接構(gòu)成內(nèi)部絕緣的貫穿性擊穿。

對變壓器局部放電試驗(yàn),我國在初期階段是對220kV級及以上變壓器執(zhí)行。后來新IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)設(shè)備最高工作電壓Um≥126kV時(shí),就要做變壓器局部放電測量。國家標(biāo)準(zhǔn)也做了相應(yīng)的規(guī)定,對設(shè)備最高工作電壓Um≥72.5kV,額定容量P≥10000kVA的變壓器,如無其他協(xié)議,均應(yīng)進(jìn)行變壓器局部放電測量。

局部放電試驗(yàn)方法按GB1094.3-2003中規(guī)定執(zhí)行,局部放電量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不大于500pC。但實(shí)際合同中用戶經(jīng)常要求小于等于300pC或小于等于100pC,這種技術(shù)協(xié)議：要求變壓器生產(chǎn)企業(yè)具有更高的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

局部放電的危害

局部放電的危害程度與其產(chǎn)生原因、部位及起始電壓和熄滅電壓高低均有關(guān)系，起始電壓和熄滅電壓越高危害越小，反之越大；就放電性質(zhì)而言，影響固體絕緣的放電對變壓器危害最大，會(huì)使絕緣強(qiáng)度降低，甚至造成破壞。

局部放電的成因

造成局部放電的因素除了設(shè)計(jì)上考慮不周密外，最普遍的因素是由制造生產(chǎn)過程中造成的：通常有以下幾個(gè)主要原因：

1、零部件結(jié)構(gòu)有尖角、毛刺，造成電場畸變，放電起始電壓降低；

2、有異物和粉塵，引起電場集中。在外電場作用下發(fā)生電暈放電或擊穿放電


3、有水分或氣泡。因水、氣介電系數(shù)較低，所以在電場的作用下，首先發(fā)生放電；

4、金屬結(jié)構(gòu)件懸浮劑接觸不良形成電場集中或產(chǎn)生火花放電。

降低局部放電的措施

1、防塵控制

產(chǎn)生局部放電的因素中，異物和粉塵是非常重要的誘因。試驗(yàn)結(jié)果表明，ф1.5μm以上的金屬顆粒，在電場作用下有可能產(chǎn)生遠(yuǎn)大于500pC的放電量。無論是金屬的還是非金屬的粉塵存在，都會(huì)產(chǎn)生集中電場，使絕緣的起始放電電壓降低，擊穿電壓降低。因此，變壓器制造過程中，保持潔凈的環(huán)境和器身是非常重要的，必須嚴(yán)格實(shí)施防塵控制。按制造過程中產(chǎn)品可能受粉塵影響的程度進(jìn)行嚴(yán)格控制，建立密封防塵廠房。例如在平整導(dǎo)線、導(dǎo)線包紙、繞組繞制、繞組套裝、鐵心疊積、絕緣件制造、器身裝配和器身整理時(shí)，絕對不允許異物殘留和粉塵進(jìn)入。按制造過程中產(chǎn)品可能受粉塵影響的程度進(jìn)行嚴(yán)格控制，建立密封防塵廠房。例如在平整導(dǎo)線、導(dǎo)線包紙、繞組繞制、繞組套裝、鐵心疊積、絕緣件制造、器身裝配和器身整理時(shí)，絕對不允許異物殘留和粉塵進(jìn)入。

2、絕緣件集中加工

絕緣件非常忌諱帶有金屬粉塵，因?yàn)橐坏┙^緣件附著金屬粉塵，要想徹底清除干凈是非常困難的。因此有必要在絕緣車間統(tǒng)一集中加工，并設(shè)置一個(gè)機(jī)械加工區(qū)域，該區(qū)域應(yīng)注意與其他生產(chǎn)粉塵的區(qū)域隔離。

3、嚴(yán)格控制硅鋼片的加工毛刺

變壓器鐵心片通過縱剪、橫剪剪切成型，這些剪切切口，都存在不同程度的毛刺。毛刺不但能引起片間短路，形成內(nèi)部環(huán)流，增大空載損耗，而且也增加了鐵心厚度，實(shí)際上減少了疊片片數(shù)。更為重要的是：在鐵心插上軛或運(yùn)行中受到震動(dòng)等，毛刺可能會(huì)掉落在器身上，發(fā)生放電。毛刺即使落在箱底，也可能在電場的作用下，有序排列，造成地電位放電。因此，鐵心片毛刺應(yīng)盡可能的少，盡可能小。110KV產(chǎn)品鐵心片毛刺應(yīng)不大于0.03mm,220KV產(chǎn)品鐵心片毛刺應(yīng)不大于0.02mm。

4、引線采用冷壓端子

采用引線冷壓端子形式是降低局部放電量的有效措施。因?yàn)椴捎昧足~焊時(shí)要產(chǎn)生許多飛濺焊渣，容易散落在器身和絕緣件中。此外其焊接邊界區(qū)需要用浸水石棉繩隔開，這樣水就會(huì)進(jìn)入絕緣中。如果絕緣包扎后水分清除不徹底，就會(huì)增加變壓器的局部放電量。


5、零部件邊緣的圓整化

零部件邊緣圓整化的目的在于：1）、改善場強(qiáng)的分布，提高放電的起始電壓。因此鐵心中的金屬結(jié)構(gòu)件如夾件、拉板、墊腳及支架邊緣、壓板及出線口邊緣、套管升高座的壁、箱壁內(nèi)側(cè)的磁屏蔽護(hù)板等均應(yīng)該倒圓處理。2）、防止摩擦產(chǎn)生鐵屑。如夾件的起吊孔與掛繩或掛鉤的接觸部分均需倒圓。

6、總裝配時(shí)的產(chǎn)品環(huán)境及器身整理

器身真空干燥后，裝箱前要進(jìn)行器身整理。產(chǎn)品越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則整理時(shí)間越長。由于器身壓緊、緊固件的緊固都是器身裸露在空氣中進(jìn)行，期間會(huì)發(fā)生吸濕及粉塵散落，因此器身整理要在防塵區(qū)進(jìn)行，如整理時(shí)間（或暴露在空氣中的時(shí)間）超過8小時(shí)，需要進(jìn)行再干燥處理。器身整理結(jié)束后進(jìn)行扣上節(jié)油箱抽真空注油階段。因?yàn)槠魃碚黼A段器身絕緣會(huì)吸濕，所以需要對器身進(jìn)行脫濕處理。這是保證高電壓產(chǎn)品絕緣強(qiáng)度的重要措施，所采取的方法就是對產(chǎn)品進(jìn)行抽真空。根據(jù)器身和環(huán)境濕度、含水量標(biāo)準(zhǔn)確定抽真空的真空度，并根據(jù)出爐時(shí)間、環(huán)境溫度、濕度確定抽真空的時(shí)間。

7、真空注油

真空注油的目的在于通過對變壓器抽真空，清除產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)中的死角，徹底排出空氣，然后在真空狀態(tài)下注入變壓器油，使器身完全浸透。注油后的變壓器，至少靜放72小時(shí)才能進(jìn)行試驗(yàn)，這是因?yàn)榻^緣材料的浸透程度與絕緣材料的厚度、絕緣油的溫度、浸油的時(shí)間有關(guān)。浸透的程度越好，放電的可能性越小，因此一定要有足夠的靜放時(shí)間。

8、油箱及零部件的密封

密封結(jié)構(gòu)的好壞直接關(guān)系到變壓器的滲漏。如果出現(xiàn)漏點(diǎn)，必然會(huì)有水分進(jìn)入變壓器內(nèi)部，從而導(dǎo)致變壓器油和其他絕緣件的吸潮，這是局部放電的因素之一。因此要保證密封性能的合理。