黄良添
中山ABB变压器有限公司
摘要：66KV及以上变压器在当今社会各个领域无处不用，它跟随着社会经济同步发展，对社会经济的发展担当着非常重要的角色。目前，变压器的运行质量也是用户所关注的焦点。考核变压器的质量指标有很多方面，其中，局放试验是66KV及以上变压器成品出厂例行试验之一。
关键词：变压器；试验；放电原因；控制方法
引言
随着变压器制造技术的进步，变压器一般的缺陷都能在制造过程中被检测或消除。但在电场作用下，变压器绝缘系统中绝缘性能薄弱的地方会被激发出现局部放电现象，且在制造过程中不易被控制，所以变压器局部放电测量成了变压器试验的重要项目。如，变压器的心脏部分：线圈，它在制造过程中，如果铜导线或绝缘件有尖角、毛刺，就会产生局部放电，在线圈高频焊接中如焊瘤过大，有尖角或线圈不清洁也会产生局部放电。近年来，变压器局部放电量的指标，起来越被用户们所关注，它也是考核变压器运行寿命的重要指标之一。因此，测量考核变压器局部放电水平，是评定变压器绝缘性能的有效方法。几年来的实测表明，局部放电试验是一种能成功地检测绝缘中微小缺陷的有效方法，也是考核变压器能否在工作电压下长期安全运行的检验方法，因而局部放电试验在现场得到广泛应用。
1 变压器局部放电试验
对变压器局部放电试验，我国在初期阶段是对 220kV级及以上变压器执行。后来新 IEC标准规定，当设备最高工作电压 ≥126kV时，就要做变压器局部放电测量。国家标准也做了相应的规定，对设备最高工作电压 ≥72.5kV，额定容量P≥10 000 kVA的变压器，如无其他协议，均应进行变压器局部放电测量。局部放电试验方法按 GB1094.3—2003中规定 执行，局部放电量标准规定应不大于 500pC。但用户 经常要求小于等于 300pC或小于等于 lOOpC，这种 技术协议要求，就是企业的产品技术标准。我国在大量生产 500kV级变压器后，750kV、1 000kV级超高压变压器及超高压换流变压器的生 产正在迅速发展，并跻身于世界发达国家行列。因 此，电力部门对变压器产品局部放电的要求也越来越高，局部放电引起了生产企业的高度重视。为进 一步提高变压器的产品质量，对油浸式变压器 在生产企业经常出现的局部放电问题进行了探讨，并对降低变压器局部放电量提出了具体措施。
局部放电主要是变压器在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络，所以称为局部放电。局部放电是由于变压器绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。但若变压器绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。局部放电量有些很微弱，靠人的直觉感觉，如眼观耳听是察觉不到的，只有灵敏度很高的局部放电测量仪器才能把它检测到，并且变压器内部局放的产生也很难定位。
2 变压器产生局部放电的原因
变压器内部绝缘在运行中长期处于工作电压的作用下，特别是随着电压等级的提高，绝缘承受的电场强度值很高，在绝缘薄弱处很容易产生局部放电，产生局部放电的原因是：
电场过于集中于某点，或者说某点电场强度过大，如绝缘件有气泡、杂质未除净；油中含水、含气、有悬浮微粒；不同的介质组合中，在界面处有严重电场畸变。局部放电的痕迹在固体绝缘上常常只留下一个小斑，或者是树枝形烧痕。在油中，则出现一些分解的小气泡。这些介质都会导致局部放电量的增加，也会变压器运行故障。
变压器的允许局部放电量水平是指油箱内部所产生的局部放电量水平，不包括套管在空气中的电晕所产生的允许局部放电量水平。对三相变压器可以分相测出每一相的局部放电量水平。对每一相的局部放电量而言，包括其他绕组传递到被测绕组的局部放电量。每一相的高压、中压与低压绕组有其各自的局部放电量。电力变压器结构复杂，可能发生的内部放电点和放电类型种类多，通常有：① 绕组中部油一屏障绝缘中油隙放电；② 绕组端部油隙放电；③ 接触绝缘导线和电工纸（引线绝缘、搭接绝缘、相间绝缘）的油隙放电；④ 引线、搭接线等油纸绝缘中的局部放电；⑤ 线圈间（纵绝缘）的油隙放电；⑥ 匝间绝缘局部击穿；⑦ 电工纸沿面滑闪放电，等等 。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
在分析变压器局部放电量时，每一相高压绕组（或中压或低压绕组）的局部放电量可能来自线端套管、中点套管、有载调压分接开关或无励磁分接开关、引线、绕组、各种接地零部件、绝缘内部、变压器油等处。但最容易产生局部放电的地方是气隙、绝缘件内部的气隙、变压器油中气泡，固体尖角，以及器身不清洁，有杂质异物。要避免这些因素导致的局部放电量超标，首先，设计时要控制各部分场强在允许的范围内，特别要注意对高压引线头和引线电场强度的控制。采用电气屏蔽法可有效的降低局部放电量（注意：金属屏蔽材料与电缆引线或绕组出头接触良好，不允许屏蔽处存在悬浮电位）；第二，绝缘材料的使用要有选择，在高电场中忌用环氧玻璃布板和其他介电系数的材料，还要避免使用在真空处理时无法排出气体的绝缘制品；第三，制造过程中特别要注意器身中各部件的清洁度决不允许带入任何金属异物；第四，装配过程中要注意各个附件的清洁度，对外构件要严格检查，对自加工的零件也必须做到干净清洁，特别是焊接件、金工件要彻底清理加工过程中所残留的异物、杂物，也要注意在总装过程中所产生的金属异物的收集与清理；第五，变压器真空注油时应保证真空度达到工艺要求，抽真空和静放时间要足够长，确保变压器所有部件被油浸透。
局部放电时间虽短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的长期存在对绝缘材料将产生较大的破坏作用，一是使邻近局部放电的绝缘材料，受到放电质点的直接轰击造成局部绝缘的损坏，二是由放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀老化，电导增加，最终导致热击穿。运行中的变压器，内部绝缘的老化及破坏，多是从局部放电开始的。
3 降低局部放电产生的措施
（1）研究和分析绝缘结构的电场分布、击穿和局 部放电特性，找出允许的最大场强。同时还需要加强 技术管理，积累经验，提高企业的工作水平。
（2）操作人员要严格控制工艺规程，绝缘层压件 中不能有气泡、水分和纤维杂质，以免其引起电场分 布的畸变，导致局部电场强度的升高。另外，在强电 场作用下，它们很容易按电场方向而极化定向，并沿 电场方向排列在电极问形成导电“小桥”。开始时静电游离（局部放电）产生漏电通道，最终发展成为击 穿通道。
（3）产品在装配过程中，如果生产环境洁净度不好，降尘量较大，使器身及油箱中附着许多杂质颗 粒，产品注油后，这些杂质就会溶入油中，并对强电 场周围造成威胁。所以，企业对重点产品，可以考虑 在一些重要的绝缘件上用酒精擦拭纤维粉末灰尘。局部放电较大的部位多在引线附近，其原因是制造工艺存在缺陷。降低引线周围电场强度的方法：增加引线每边绝缘厚度；加大引线的绝缘距离；加大引线的直径。从经济和制作角度考虑，可采用增加引线每边绝缘厚度的方法。工艺缺陷对引线电场的影响有：干燥不彻底、油质低劣、器身暴露在空气中的时间过长及充油时真空度不够高等都是变压器质量达不到标准要求的原因。另外，电极不光滑出现小尖角或者绝缘有缺陷，都会使油中出现极不均匀电场，若高场强大于局部使用场强时，局部放电就发生了。高压引线出头屏蔽包扎易出现的问题：金属化皱纹纸没有拉紧，包扎时出现折叠，使屏蔽纸（电 极）出现小尖角，尖角和绝缘纸间形成小油隙，成为电极缺陷。外包绝缘纸未拉紧，绝缘纸出现折叠，折叠处形成小油隙，成为绝缘缺陷。应用电场软件计算得知，电极有缺陷时局部场强增大 15％左右，绝缘有缺陷局部场强增大 20％左右。变压器油箱、铁心夹件以及拉板等组部件应严格按生产技术要求检查验收，尤其要强调产品内部的圆整化要求，以保证产品质量；另外，加强对绝缘纸板、层压木、绝缘胶和煤油等的验收检查手段，杜绝使用低劣材料。同时还要重视对绝缘零部件的清洁保管，避免被灰尘污染。对大型电力变压器的铁心金属件接触面及螺 孔内部均要求不涂漆，确保铁心接地系统良好。对绕组、绝缘和器身引线等生产部门，要加强清洁管理，保证产品生产各环节的清洁度。对变压器油的质量管理。变压器油在运 输和贮存过程中，由于容器和管路的洁净度及与空 气接触吸湿等原因，会使油质标准不断下降。因此，对油质管理应采取严格的预防措施。使用前要对变压器油进行验收检查，确保油质符合标准，不要混用不同厂家的变压器油。保证使用的盛油器、导油管、净油机等设备的洁净。
4 变压器局部放电的检测方法一般有
（1）电测法。利用示波仪或无线电干扰仪，查找放电的特征波形或无线电干扰程度。
（2）超声波测法。检测放电中出现的声波，并把声波变换为电信号，录在磁带上进行分析，利用电信号和声信号的传递时间差异，可求得探测点到放电点的距离。
（3）化学测法。检测油中各种溶解气体的含量及增减变化规律。该测试法可发现油中的组成、比例以及数量的变化，从而判定有无局部放电（或局部过热）。
此外，近年来还研制出局部放电在线检测仪，能在变压器运行中进行自动检测局部放电。
5 结束语
为防止局部放电的发生，现很多变压器制造厂家都非常重视变压器结构的合理设计，同时，在变压器制造过程中严格按图纸精心施工，提高产品纯净度，严格把好质量关，确保产品在每一道工序都是合格的。此外，运行单位（用户）也应加强变压器维护、监测等工作，以有效地防止变压器局部放电的发生。
参考文献：
[1]许中荣.大型电力变压器中局部放电信号传播特性的仿真研究[D].重庆大学，2004.
[2]盛梦周.电力变压器局部放电超高频检测方法的研究[D].华中科技大学，2006.
[3]粟娟.基于ARM的变压器局部放电检测系统研究[D].长沙理工大学，2008.
[4]兰云鹏.电力变压器局部放电检测定位的研究[D].沈阳工业大学，2009.
论文作者:黄良添
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/9
标签：局部论文; 变压器论文; 电场论文; 引线论文; 电量论文; 绕组论文; 场强论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;