幾起變壓器現場局部放電異常及處理

朱文兵，辜 超，陳玉峰，許 偉，杜修明

（山東電力研究院，山東 濟南 250002）

0 引言

局部放電是指絕緣介質在高電場強度的作用下，發生在電極之間但并未貫通的放電。局部放電雖然能量較小，但由于它長時間存在，會對絕緣材料產生破壞作用，最終導致絕緣擊穿。實踐表明，許多變壓器的損壞都是由于長期在工作電壓下的局部放電造成的。

作為電力變壓器的最重要的現場試驗項目，局部放電試驗能有效地發現常規試驗無法發現的變壓器內部絕緣固有缺陷和因制造安裝工藝不良造成的局部隱患等。《GB 50150電氣設備交接試驗標準》及《DLT 596電力設備預防性試驗規程》要求220 kV或120 MVA以上變壓器在投運前或大修后必須進行局部放電試驗[1]。

近幾年來，山東電力研究院通過現場局部放電試驗發現了數起變壓器缺陷及故障，有力地保障了電網的安全運行。

1 1號變壓器局放試驗

1號變壓器返廠大修后進行現場局放試驗[2]。該變壓器型號：SFSZ10-180000/220，接線組別為YNyn0d11。試驗接線如圖1所示。

圖1 變壓器局部放電試驗接線圖（A相為例）

山東電力研究院進行局放試驗的電源采用300 kW變頻電源（Vs）。變頻電源輸出電壓經勵磁變（T）升壓后由被試變壓器（Tr）低壓側勵磁，由高壓側套管末屏處所接測量阻抗測量局放信號。圖中，Lc為補償電抗，Pm為分壓器，用于測量低壓側電壓。

為了確定缺陷位置，改用支撐法進行試驗，接線圖如圖2。

圖2 支撐法局部放電試驗接線圖（A相為例）

采用支撐法的主要目的是保持被試繞組線端電壓不變的同時降低繞組匝間電壓。因為此時非被試相也承擔了約1/3的電壓，所以，當端電壓不變時，被試繞組的匝間電壓只有原來的2/3，此時低壓側電壓也降為原來的2/3。

重新開始加壓后，當低壓側電壓達到28 kV時，開始出現放電信號，當低壓側電壓達到38.33 kV時，高壓側達到測量電壓，此時放電量仍在2 000 pC以上，由此可以初步確定缺陷應該在繞組首端即套管引線部位。

同時，采用了測量傳遞比的方法確定放電部位。校準時，在A相高壓繞組首端注入500 pC校準脈沖時，高壓側測得放電量為500 pC，中壓側測得放電量為180 pC。試驗時，在測量電壓下，高壓側局放量為2 100 pC，中壓側測得的放電量為700 pC左右，這與校準時的傳遞比基本一致。充分證明了放電位置在A相高壓繞組首端。

設備生產廠家對變壓器進行放油檢查，檢查發現局放量超標的原因是由于安裝時由于安裝工藝不當造成A相套管引線絕緣層有磨損。對此處用絕緣布帶進行了綁扎后重新抽真空注油。

靜置48 h后重新進行局放試驗，試驗合格，三相局放量均為100 pC左右。

2 2號變壓器局放試驗

2號變壓器安裝完成后進行局部放電現場交接試驗。變壓器型號為SFZ10-100000/220，接線組別為YNd11。試驗接線如圖3所示。

圖3 變壓器局部放電試驗接線圖（A相為例）

對變壓器重新注油并靜置后重新進行試驗，但這次試驗三相均出現強烈局部放電，放電量在7 000 pC左右，且三相放電波形非常相似，如圖4所示。

圖4 放電波形圖

圖5 接線圖

對變壓器有載分接開關、套管末屏、CT二次接線等位置進行的檢查，均沒有發現問題。為排除試驗回路自身故障導致的放電，利用試驗變壓器的套管末屏對試驗變壓器進行了局放，局放量小于50 pC，然后重新連接好試驗回路，2號主變局放量仍為7 000 pC。保持試驗回路不變將檢測阻抗接到試驗變壓器末屏上，如圖5所示，此時測得的局放量為1 500 pC左右，但放電波形與變壓器本體放電波形非常相似，說明是由主變耦合過來的放電信號。由此可以排除試驗回路本身的放電，證明2號主變存在嚴重局部放電。

由于三相放電量大致相等且放電波形相似，由此判斷此次的故障位置應在三相共同的回路位置如中性點引線處。變壓器廠家重新放油進行處理，發現中性點引線絕緣紙磨破，將此處處理后重新進行真空注油。靜置后再次進行試驗，試驗合格。

3 3號變壓器局部放電試驗

3號變壓器為換流變壓器。其型號為ZZDFPZ-386000/500-330。額定電壓為515/（27+3）×1.25%/263.7/kV。試驗接線如圖6所示。

圖6 換流變局放試驗接線圖

圖7 放電波形圖

圖8 局放超聲信號

采用超聲定位系統進行檢測，在變壓器網側高壓套管升高座處測得明顯放電信號，經過反復移動超聲探頭，最終確定了信號最強的位置，此位置在套管末端與變壓器出線裝置連接法蘭處。經過討論，決定將套管連同上部升高座吊起檢查處理。

將套管吊起后檢查發現，套管末端與變壓器出線裝置連接頭處都有放電發黑現象見圖9、10。套管內部用于拉緊套管的拉桿中部的連接螺絲松開，廠家人員用膠固定該連接螺絲并對連接頭發黑處打磨處理后將變壓器套管重新就位并注油。

圖9 變壓器出線位置

圖10 套管尾部

當日下午重新進行局放試驗，當閥側電壓達到80 kV左右時，再次出現劇烈放電現象，當電壓達到額定電壓時放電量為50 000 pC。利用超聲探頭監測仍在上次位置測得明顯的放電信號。

降壓后重新升壓，放電起始電壓逐漸升高，同時，隨著電壓施加時間延長，放電量逐漸減小，當加壓時間到達半小時左右時，放電量已經比較小，放電量約為300 pC，但每隔半分鐘至1分鐘左右會出現一次2 000 pC左右的較大放電，持續時間很短。討論決定靜放1夜后重新試驗。

第二天上午重新試驗，當電壓達到1.1倍電壓時，出現一次較大放電，但隨即消失。繼續升壓至1.3倍電壓，放電量基本維持在220 pC左右，仍然會偶爾出現一次400 pC左右放電，但每次出現相隔的時間越來越長，直到最后基本不再出現。重新升壓至1.3倍電壓并維持1 h，放電量基本維持在220 pC左右。因此判斷局部放電試驗合格。

分析整個試驗過程，第一次進行局放試驗時局放量嚴重超標，是由于套管拉桿螺絲松動造成套管與變壓器出線處連接不良而造成放電，吊開套管的檢查充分說明了這一點。處理之后進行的局部放電試驗開始時局放量仍然超標，這應該是由于處理后注油時在升高座某處殘存有氣泡，在持續電場作用下，氣泡有可能被擊穿從而放電量越來越小，放電起始電壓也越來越高。靜置一夜后重新試驗，放電量已經非常小，也證明了這一推測。

4 結語

為了提高變壓器質量，設備生產廠家除了重視變壓器在廠內的設計、材料、工藝外，還應高度重視變壓器的現場安裝工作，加強對現場安裝人員的培訓，規范現場安裝工藝流程，并嚴格按照工藝流程進行安裝。很多變壓器都是出廠試驗時合格，但在現場安裝時因為工藝不規范或未按工藝要求進行安裝而導致交接試驗不合格。

局部放電試驗之前必須嚴格保證靜止時間，并且常規試驗合格。現場如果出現局部放電試驗結果超標，應首先排除各種可能干擾因素。包括CT二次繞組是否短接好，非被試相末屏是否可靠接地，套管法蘭是否可靠接地，必要時還可以對有載分接開關進行多次切換。排除這些因素之后，如果仍然超標，可以采用測量傳遞比或支撐法初步判斷故障位置，并可以利用局放超聲監測系統進行局放定位。