淺談變壓器局部放電試驗

摘 要：在電網運行過程中，變壓器起著能量與輸出的重要作用，其運行的安全性直接影響著電網的安全，變壓器作為電力運行中的重要設備之一，長期處于運轉狀態，所以其在制造過程中，對其設計、工藝控制、材料性能及安裝過程中的各項指標的控制都有較高的要求，因此，為了保證變壓器在運行中的安全性，可以用局部放電的試驗來對變壓器各方面的指標進行綜合的檢驗。本文指出了電力變壓器局部放電產生的因素，并進一步分析了變壓器現場局部放電的測量，從而通過此試驗來保證電網的安全運行。

關鍵詞：變壓器；局部放電；測試

前言

隨著經濟的快速發展，帶動了工農業的飛速進步，人們的物質文化生活水平有了較大的提高，人們對電能有了更高的需求，電能已成為目前國民經濟生產和生活中最重要的能源，為了保證供給用戶持續優質的電力能源，就需要保證電網的穩定運行，電力變壓器作為電網運行中的重要組成部分，其自身的質量及安裝工藝都會對其正常使用造成影響，目前對電力變壓器采取局部放電試驗來對其各項指標進行綜合性的檢驗，從而實現安全供電的目標。通過多項試驗表明，局部放電試驗是檢驗變壓器絕緣性能的重要指標，同時在實踐中也鄧得了非常好的效果，就是變電器絕緣中的十分微小的缺陷也能在局部放電試驗中檢驗出來，為實現電力系統的穩定運行起著十分重要的作用。

1 變壓器局部放電產生的因素

局部放電是指發生在電極之間但并未貫穿電極的放電。它是由于設備絕緣內部存在弱點或生產過程中遺留的缺陷在高強電場作用下發生重復擊穿和熄滅的現象。這種放電的能量通常很小，在短時間內并不會影響到變壓器的絕緣強度。局部放電可能出現在固體絕緣的空隙中，也可能出現在液體絕緣的氣泡中，或發生在不同介電特性的絕緣層間，或金屬表面的邊緣、尖端部位。

1.1 絕緣內部的氣隙

變壓器的絕緣結構較為復雜，所使用的絕緣材料既有變壓器油，又有絕緣紙板、層壓木等，干式變壓器中還有環氧樹脂絕緣。眾多的絕緣材料在生產或安裝過程中難免會存在一些氣隙，而這些氣隙的存在就構成了電力變壓器內部產生局部放電的重要原因。通常氣體的來源主要有以下幾方面：

一是油浸變壓器真空注油、油循環、靜置工藝過程中由于真空度不滿足工藝要求，循環、靜置時間不夠，變壓器絕緣中存在殘余氣體，導致運行電壓下發生局部放電。

二是變壓器內部絕緣使用的層壓制品，包括層壓絕緣紙板、電工層壓木、層壓玻璃布板等。由于生產企業對層壓制品中氣泡的危害性認識不足，或生產工藝不夠完善，預浸坯料揮發物含量較高，使層壓制品中殘留氣泡。對油浸變壓器而言，由于真空注油真空度不高、注油后靜放時間不夠，層壓制品中的氣體沒有把油完全置換出來，影響材料的絕緣性能。

三是線圈在生產過程當中，當在干燥工藝處理里需要控制好真空度，如果真空度、干燥時間和溫度控制不好，那么線圈中就會留有氣體，造成變壓器發生局部放電。

四是固體絕緣變壓器環氧樹脂真空澆注工藝中由于真空度不夠高、真空保持時間不夠長，不能徹底脫氣，使環氧樹脂固化物中殘存一些氣體。在包裹絕緣的干式變壓器中由于浸漬負荷絕緣材料和導線的膨脹系數存在差異，從而造成一些氣隙。在運行過程中這些氣體導致變壓器局部放電。

1.2 變壓器結構缺陷

變壓器結構上的缺陷，多為在生產制造過程中設計方面出現的問題，在變壓器絕緣結構上設計不合理，從而導致絕緣內部電場分布不均，某些部位的電場強度過高，因此與絕緣材料的起始游離電壓發生沖突，導致局部放電。另外設計選用的許用電場強度偏高也是產生局部放電的重要因素。

1.3 材料方面的原因

在變壓器中，使用的導線較多，如果銅鋁導致外的箔沒有打磨光滑，或是絕緣材料在設計上沒有達到電氣性能的要求等，才會使變壓器局部放電。

1.4 加工工藝控制不嚴格

變壓器中金屬部件也較多，這些部分在加工過程中如果工藝控制不嚴格的話，會有毛刺；對于內部的高壓引線在安裝時如果技術不到位，會發生接觸不良的情況；導致或焊接的部位處理不好也會有尖角、毛刺等情況，這些因工藝控制不嚴格而留下的隱患，會使電場集中，因此產生局部放電。

1.5 變壓器器身清潔度不夠

在變壓器運行過程中需要對繞組或是器身保持清潔狀態，如果因生產中的疏忽讓金屬微粒、焊渣、降塵等細小的雜物進入變壓器繞組或器身中，則會在高場強的地方引起放電。

2 現場局部放電的測量

對于變壓器局部放電的試驗并不是對所有變壓器都需要進行的，通常情況下對220 kV及以上變壓器在交接時或大修后或是110KV變壓器在絕緣有缺陷時進行局部放電試驗。其目的是通過局部放電試驗及時發現變壓器制造過程中的缺陷，從而及時的消除隱患，保證變壓器在運行是絕緣的安全性，確保電網的穩定運行。

2.1 現場局部放電試驗的基本要求

電力行業標準DL/ T474-2006《電力設備局部放電現場測量導則》中對電力變壓器現場局部放電試驗的相關要求進行了闡述。電力變壓器現場局部放電試驗通常使用電氣法（脈沖電流法），主要測量的物理量為規定測量電壓下的局部放電量和變壓器局放的起始電壓和熄滅電壓。

2.2 試驗電源的選擇

變壓器局部放電試驗的基本前提是生成中頻電源，通常生成中頻電源的方式有變頻電源和發電機組兩種。

一是，變頻電源方式： 采用電力半導體變頻電路將50 Hz 工頻變換成中頻交變電源。這種方式的突出優點是設備輕便，輸出頻率可連續調節， 利用適當的補償電抗器可使試驗回路在接近并聯諧振工況下工作， 所需電源的容量較小。但其實現起來電路較為復雜，對元件參數要求苛刻，帶無功負載能力差。目前常在220 kV 及以下電壓等級的變壓器局放試驗中使用，隨著電子技術的不斷進步，變頻電源的應用范圍正逐步擴大。

二是，中頻發電機方式： 通常由電動發電機組生成試驗所需頻率的電源， 優點是輸出電壓穩定、結實耐用、維護方便，安全性好，可靠性高。其缺點是：體積大，重量相對較重，在被試品容性負載較大時，由于發電機定子容性電流的助磁作用，可能引起自激現象，需要較準確地設計補償電抗的容量。發電機方式使用與幾乎所有電壓等級和容量的變壓器試驗，是目前應用最廣泛的電源方式。

3 結語

綜上所述，變壓器局部放電試驗對其在設計、制造和安裝方面的缺陷特別靈敏，通過局部放電試驗可以在很大程度上提高變壓器的質量，保證電網的安全穩定運行。同時局部放電試驗目前已成為衡量電力變壓器質量的重要檢測手段，也被業界人士所認可，相信在局部放電試驗的檢測手段下，電力變壓器的質量水平會得到較大的提升，對電網的穩定運行提供安全的保證。

參考文獻

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