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變壓器局部放電問(wèn)題的探討
局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電，它是由于設(shè)備絕緣內(nèi)部存在弱點(diǎn)或生產(chǎn)過(guò)程中造成的缺陷，在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象。它表現(xiàn)為絕緣內(nèi)氣體的擊穿、小范圍內(nèi)固體或液體介質(zhì)的局部擊穿或?qū)俦砻娴倪吘壖凹饨遣课粓?chǎng)強(qiáng)集中引起局部擊穿放電等。但若電器設(shè)備絕緣在運(yùn)行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電，這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)會(huì)使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴(kuò)大，導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊穿。接地電阻測(cè)試儀適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門(mén)測(cè)量各種裝置的接地電阻以及測(cè)量低電阻的導(dǎo)體電阻值
1變壓器局部放電實(shí)驗(yàn)的意義
用傳統(tǒng)的絕緣實(shí)驗(yàn)方法很難發(fā)現(xiàn)局部放電缺陷，并且1min交流耐壓實(shí)驗(yàn)還會(huì)損傷絕緣，影響設(shè)備以后的運(yùn)行性能。隨著電壓等級(jí)提高，這個(gè)問(wèn)題更為嚴(yán)重。我國(guó)近年來(lái)110kV以上的大型變壓器事故中50%是屬正常運(yùn)行下發(fā)生匝或段間短路，造成突發(fā)事故，原因也是局部放電所致。因此，測(cè)試的局部放電特性是目前預(yù)防變壓器故障的一種好方法。
2變壓器局部放電試驗(yàn)的目的
電力變壓器主要采用油-紙屏障絕緣，這種絕緣由電工紙層和絕緣油交錯(cuò)組成。由于大型變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣很不均勻。當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高，工藝不良或外界原因等因素，造成內(nèi)部缺陷時(shí)，在變壓器內(nèi)必然會(huì)產(chǎn)生局部放電，并逐漸發(fā)展，造成變壓器損壞。電力內(nèi)部局部放電主要以下面幾種情況出現(xiàn)：
(1)繞組中部油-紙屏障絕緣中油通道擊穿;
(2)繞組端部油通道擊穿;
(3)緊靠著絕緣導(dǎo)線和電工紙(引線絕緣、搭接絕緣、相間絕緣)的油間隙擊穿;
(4)線圈間(匝間、餅間)縱絕緣油通道擊穿;
(5)絕緣紙板圍屏等的樹(shù)枝放電;
(6)其他固體絕緣的爬電;
(7)絕緣中滲入的其他金屬異物放電等。
因此，對(duì)已出廠的變壓器，有以下幾種情況須進(jìn)行局部放電試驗(yàn)：
(1)新變壓器投運(yùn)前進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，檢查變壓器出廠后在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中有無(wú)絕緣損傷。
(2)對(duì)大修或改造后的變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，以判斷修理后的絕緣情況。
(3)對(duì)運(yùn)行中懷疑有絕緣故障的變壓器作進(jìn)一步的定性診斷，例如油中氣體色譜分析有放電性故障，以及涉及到絕緣其他異常情況。
(4)作為預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目或在線檢測(cè)內(nèi)容，監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行中絕緣情況。
3變壓器局部放電的發(fā)展
變壓器局部放電測(cè)量作為一種檢查變壓器內(nèi)部絕緣由于場(chǎng)強(qiáng)集中或其他原因造成電場(chǎng)畸變或局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而引起的油中或絕緣中放電的有效手段，已逐漸被人們認(rèn)可。并將這種要求逐漸有高電壓產(chǎn)品推廣至較低電壓產(chǎn)品，這一要求也被寫(xiě)入變壓器標(biāo)準(zhǔn)中，且允許的視在放電量也在下降，變壓器新標(biāo)準(zhǔn)中GB1094.3-2003中規(guī)定，變壓器110kV級(jí)及以上的變壓器都要進(jìn)行局部放電測(cè)量，局部放電試驗(yàn)不但進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間局部放電試驗(yàn)還要進(jìn)行短時(shí)間感應(yīng)耐壓時(shí)的局部放電測(cè)量，而且變壓器協(xié)議中要求局部放電量都是小于100pC逐步下降至小于500pC，特別是500kV變壓器由于各部分的場(chǎng)強(qiáng)經(jīng)過(guò)細(xì)致計(jì)算，制造精度較高，工藝嚴(yán)格，因此局部放電量更低一些，根據(jù)各大變壓器廠總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)有以下幾條：
(1)設(shè)計(jì)時(shí)要控制各部分場(chǎng)強(qiáng)在允許的范圍內(nèi)，特別要注意對(duì)高壓引線頭和引線電場(chǎng)強(qiáng)度的控制。采用電氣屏蔽法可有效的降低局部放電量(注意：金屬屏蔽材料與電纜引線或繞組出頭接觸良好，不允許屏蔽處存在懸浮電位)。
(2)制造過(guò)程中特別要注意器身中各部件的清潔度決不允許帶入任何金屬異物。
(3)裝配過(guò)程中要注意各個(gè)附件的清潔度，對(duì)外構(gòu)件要嚴(yán)格檢查，對(duì)自加工的零件也必須做到干凈清潔，特別是焊接件、金工件要*清理加工過(guò)程中所殘留的異物、雜物，也要注意在總裝過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬異物的收集與清理。
(4)絕緣材料的使用要有選擇，在高電場(chǎng)中忌用環(huán)氧玻璃布板和其他介電系數(shù)的材料，還要避免使用在真空處理時(shí)無(wú)法排出氣體的絕緣制品。
(5)變壓器真空注油是時(shí)應(yīng)保證真空度達(dá)到工藝要求：抽真空和靜放時(shí)間要足夠長(zhǎng)，確保變壓器所有部件被油浸透。
4測(cè)量中的干擾信號(hào)分析
變壓器進(jìn)行局部放試驗(yàn)時(shí)，對(duì)測(cè)量的結(jié)果需要綜合的分析和判斷。首先判斷放電信號(hào)的來(lái)源，是來(lái)自變壓器內(nèi)部還是外部，盡可能的排除和抑制干擾信號(hào)對(duì)局部放電測(cè)量的影響。
測(cè)量局部放電時(shí)干擾信號(hào)可分為兩類：
試驗(yàn)回路未接通時(shí)產(chǎn)生的干擾，這類干擾在視品回路還未接通時(shí)就有：例如由于其它回路操作、整流子電機(jī)、附近高壓無(wú)線電波、電焊，供電網(wǎng)絡(luò)中可控硅等元件所引起，也包括測(cè)量?jī)x器本身固有的噪音，這類干擾也可能發(fā)生在電源接上但零電壓時(shí)。
試驗(yàn)回路通電時(shí)產(chǎn)生的干擾，僅在回路通電時(shí)產(chǎn)生，但不是有試品產(chǎn)生的這些干擾往往隨電壓增加而增加。它們可以包括例如：試驗(yàn)變壓器中局部放電。高壓引線的局部放電，套管中的局部放電，(如果不是檢測(cè)對(duì)象的部件)或者鄰近物體接地不良而產(chǎn)生的放電。干擾也可能有高壓區(qū)域內(nèi)連接不良引起，既有屏蔽和其他在試驗(yàn)時(shí)與屏蔽相連接的高壓導(dǎo)體間的火花放電所引起。干擾也可能在測(cè)量?jī)x器頻帶寬度內(nèi)的試驗(yàn)電壓高次諧波所引起的，干擾也可以來(lái)自低壓電源側(cè)局部放電或觸頭間的火花，這種干擾經(jīng)試驗(yàn)變壓器或其它聯(lián)結(jié)進(jìn)入測(cè)量回路。
5變壓器產(chǎn)生局部放電的幾種典型結(jié)構(gòu)及因素：
引線：變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，引線布置是很多的。引線與引線之間的電場(chǎng)分布是極不均勻的。兩根半徑相同的引線互相平行和垂直時(shí)其大電場(chǎng)強(qiáng)度均出現(xiàn)在兩根引線表面處。相同條件下(忽略外包絕緣層)兩根引線相互垂直比平等布置的大電場(chǎng)強(qiáng)度高出10%左右，高壓繞組首端引出線對(duì)箱壁以及對(duì)其外部的調(diào)壓繞組，也是電場(chǎng)集中易產(chǎn)生局部放電的區(qū)域。
端部絕緣機(jī)構(gòu)：超高壓電力變壓器端部絕緣結(jié)構(gòu)中通常在繞組端部防治靜電環(huán)，一方面改善繞組沖擊電壓分布，另一方面作為屏蔽均勻端部電場(chǎng)。但靜電環(huán)與端圈間形成的楔形油隙(亦稱油楔)為電場(chǎng)集中區(qū)域。"油楔"與大電場(chǎng)強(qiáng)度與繞組主絕緣距離，端部絕緣距離，靜電環(huán)曲率半徑及絕緣厚度有關(guān)。
變壓器中突出的金屬電極表面，如油箱內(nèi)壁的焊接縫及附著在其上的焊渣，引線焊接時(shí)留下的尖角毛刺。鐵心柱邊角基鐵心片剪切時(shí)形成的毛刺等。均會(huì)造成電場(chǎng)集中，是場(chǎng)強(qiáng)成倍增加，(不論電極是帶電還是接地)。對(duì)在制造過(guò)程中形成的尖角毛刺進(jìn)行磨光處理。
雜質(zhì)：在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中與低壓板相比油的介點(diǎn)常數(shù)低。在復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)中，油所承受的電場(chǎng)較高，而三種絕緣材料中油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)是低的，這決定了變壓器絕緣中薄部分是油隙，油中含有雜質(zhì)如金屬和非金屬顆粒、含水量、含氣量等，會(huì)使油中電場(chǎng)發(fā)生畸變。
變壓器局部放電絕大多數(shù)是在高電壓高電場(chǎng)部位產(chǎn)生，可以根據(jù)局放觀測(cè)到的放電圖譜、放電的起始電壓和熄滅電壓放電量隨時(shí)間的變化這些特征來(lái)判斷放電性質(zhì)?？梢允褂秒姎舛ㄎ环ㄅ袛喈a(chǎn)生局部放電的電氣位置。
6變壓器局部放電試驗(yàn)接線方式
局部放電試驗(yàn)時(shí)被試?yán)@組中的中性點(diǎn)端子應(yīng)接地，如為三角形連接應(yīng)將其一端子接地，一臺(tái)三相變壓器，用單相連接的方式逐相的將電壓加在線端進(jìn)行試驗(yàn)。