500kV變壓器局放實驗故障分析

王云云 張興磊

【摘 要】變壓器是電力系統中主要電氣設備之一，局部放電主要是變壓器在高電壓的作用下，其內部絕緣發生的放電。局部放電試驗是變壓器驗收投運前的最后一項試驗，也是對變壓器的生產、運輸、安裝質量的一個綜合考驗。本文對500kV變壓器局放原理及500kV變壓器局放實驗重要性進行了分析，并探討了500kV變壓器局放實驗故障。

【關鍵詞】500kV變壓器；局放；實驗；故障

電氣試驗的危險性較高且過程復雜，存在著較強的不確定性和特殊性，容易產生較為嚴重的安全隱患。因此，高壓電氣試驗人員必須采取有效的方法保證高壓電氣試驗的高效性以及安全性。變壓器局部放電測試是考核一臺變壓器的絕緣水平是否存在安全隱患的有效方法，所以，變壓器的局部放電測量結論是判斷一臺變壓器絕緣性能好壞的有效方法。同時，因為在生產以及制造分級絕緣變壓器的時候，生產商依照真實的絕緣性能有關要求，運用了不一樣的絕緣強度絕緣件。為防止絕緣件被錯誤使用，需要廠方增強絕緣件入廠監督工作和檢測方面的工作，且檢查絕緣件運用的效果。

一、500kV變壓器局放原理

變壓器的絕緣結構內部存在氣泡（氣隙）、油隙和絕緣弱點是不可避免的。這些氣泡（氣隙）、油隙和絕緣弱點通常是在變壓器制造過程中形成的。如油浸式變壓器，在其制造過程中，由于浸漆、干燥和真空處理不徹底，在產品所用的電木筒內、絕緣紙板內、絕緣紙層間不可避免地會形成一些空腔。當絕緣油不能完全浸入空腔時，空腔內就會存在氣泡（氣隙）。又如絕緣油本身質量有問題或絕緣油處理不好等，那么注入變壓器中的絕緣油內部也會存在一些氣泡。由于氣體的介電系數比油、紙等絕緣材科的介電系數小，所以，氣隙承受的電場強度比油、紙絕緣的電場強度高。當外施電壓達到某一定值時，這些氣隙就會首先發生局部放電。另外，油紙絕緣內的油膜，油隔板絕緣結構中的油隙，特別是“楔形”油隙，金屬部件、導線等處的尖角、毛刺，電場集中、場強過高的局部區域等也都容易產生局部放電。

二、500kV變壓器局放實驗的重要性

隨著我國科學技術的快速發展，電力系統日益強大，大容量高電壓的油浸變壓器在各大供電廠以及發電站的應用越來越廣泛，一旦變壓器內部出現運行故障，那么將會影響到整個電力系統的正常運行，導致生產過程不能正常運行，造成不可估計的經濟損失，尤其是放電性故障，比較輕的影響就是降低電力系統運行的穩定性，嚴重的可能發生爆炸，造成不可挽回的慘烈局面。油紙組合絕緣是變壓器內部絕緣結構的關鍵組成部分，如果發生局部放電現象就會導致油紙絕緣發生老化，嚴重的話可能發生擊穿現象。如果局部放電長期存在的話，就會嚴重減少絕緣器件的使用年限，不僅會使整個變壓器不可以穩定運行，還會對設備本身造成很大的影響。變壓器是電力系統中保證變壓站穩定運行的重要組成部分，關系到整個電力系統的工作質量，利用局部放電實驗對變壓器進行檢測，一方面可以明確知道變壓器的絕緣情況，另一方面還可以發現在制造過程中沒有被發現的質量問題。所以，利用局部放電實驗檢測變壓器是一個保障電力系統及其設備正常運行的關鍵性的測試項目，我國有關單位要給予高度重視，并且制定一系列標準來進行規范。

三、500kV變壓器局放實驗故障

（一）感應耐壓試驗

拆除變壓器和GIL結構間的連接導體，然后把高壓側的油氣套管導電部位與方波信號發聲器的輸出端相聯，不斷調整方波信號發聲器輸出端檔位，使局部放電儀上顯示的局部放電量和方波信號發聲器檔位指示數保持一致。校準完畢后，將局部放電儀上的所測參數作為校準放電量，也就是試驗參數。在局部放電儀上的參數進行校準之后，要拆除連接用的導線，再將氣室進行封閉，然后在封閉的氣室中充入足夠的六氟化硫，要使氣壓達到氣室所能容納的峰值，確保絕緣性能。拆除引流線，然后將處于低壓側的封閉性的母線接地；將處于高座上的電流互感器處置為短路，然后將其可靠接地；同時還要將GIS結構中的斷路器以及刀閘全部閉合，并可靠接地。

（二）高壓端繞組的特殊檢測

電力系統的運行過程中，可能會因為各種各樣的原因出現短路現象，這是非常普遍的一種情況，但是短路現象的出現對于變壓器是存在非常大的危害的，短路電流會產生特別大的電動力，在這樣的電動力的影響下，變壓器的繞組就會很容易出現失穩的現象，具體表現為局部變形或者是扭曲的情況，如果比較嚴重的話可能造成非常大的事故，使人們的生命財產面臨巨大的威脅。長期以來的測試結果表明，500kV變壓器的高壓管套相比于其他一些普通的電壓變壓器是特別高的，如果測試的時候沒有吊車的協助單單依靠人力攀爬是非常艱苦的，所以，在實際的實驗過程中工作人員會利用套管末屏取信號的方法來進行變壓器繞組的檢測工作。

（三）分接開關檔位的選擇

分接開關是500kV變壓器的重要組成部分，也是最為關鍵的環節。一般來說，在進行局部放電實驗的時候會把分接開關檔位放置在1檔的地方，但是在進行放電實驗的過程中要依照分接開關檔位的高低來選擇其他合適的參數設置，將分接開關檔位放在1檔的時候，可以完全實現對每一個斷點的詳細測試，但是缺點就是沒有辦法測試出來匝與匝之間的電壓大小，這樣的情況下，雖然能夠測試出來的結果但是這種結果不是特別準確。在研究人員一直以來的測試工作中發現，如果把變壓器的分接開關檔位設置在最高檔以及最低檔的時候，匝與匝之間的電壓就會處在一個相對來說比較高的水平，因此在一般情況下，在對高壓變壓器進行局部放電測試的時候，最好把分接開關檔位設置在1檔或者是7檔。

（四）木螺栓故障分析

實驗中的常見故障發生的主要原因是誤用絕緣強度較低的木螺栓，并存在以下設計缺陷：第一，在高場強區域采用貫穿性長木螺栓的結構，破壞了隔板的絕緣作用，將純油隙變成了爬電距離，降低了絕緣強度；第二，油箱壁上磁屏蔽的紙板過短，未覆蓋該故障木螺栓，導致該螺栓正對油箱磁屏蔽，降低了絕緣強度。根據故障發生的原因，主要采取以下處理措施，進行返修處理：第一，采用新采購的高絕緣性能木螺栓替換變壓器上所有木螺栓；第二，在結構設計方面，取消高壓引線出頭區域用于固定外隔板的木螺栓，外隔板采用懸掛式固定，從而既可防止螺栓在高場強區域的擊穿放電，也避免出現隔板的貫穿性問題。

四、結束語

總而言之，要想確保供電系統的穩定運行，除了嚴格把關變壓器的制造、安裝過程以外，還必須對變壓器進行局部放電測試，通過局部放電實驗，為500kV變壓器的穩定運行保駕護航，同時，給電力系統的其他工作提供可靠的數據支持，促進我國供電質量不斷提高。

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