谈变压器的局部放电

第４５卷第６期　２００８年６月　变压器　＾　ＤＲ　配　Ｖｏ１．４５　Ｊｕｎｅ　Ｎｏ．６　２００８　谈变压器的局部放张玉春　电　（特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳１　１　００２５）　摘要：介绍了变压器局部放电的基本原理及产生的原因和危害，并提出了降低局部放电产生的措施。　关键词：变压器；局部放电；预防措施　中图分类号：ＴＭ４０１　．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—８４２５（２００８）０６—００１８—０３　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｐａｒｔｉａｌ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ＺＨＡＮＧ　ＹＵ－ｃｈｕｎ　（ＴＢＥＡ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ　，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１００２５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｒｅａｓｏｎ　ａｎｄ　ｈａｒｍ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｐａｒｔｉａｌ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｐａｒｔｉａｌ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ＰＤ；Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅ　Ｉ刖昌　思。在一定的外施电压作用下，在电场较强的区域，　静电荷在绝缘较弱的位置首先发生静电游离，但并　不形成绝缘击穿。这种静电荷流动的现象称为局部　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，　放电。对于被气体包围的导体附近发生的局部放电，　称为电晕。　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。　变压器油内存在着大量的正、负离子和极性分　子。因正、负离子的数量相等，故在油中不显电性。由　于绝缘纸板对油中的负离子和极性分子有吸附作　用，使油中电荷产生了定向移动。　局部放电试验方法按ＧＢ１０９４．３—２００３中规定　在强油导向冷却系统中，当开动油泵后，在器身　内部流速较快的区域，油中的正离子被流动的油带　走，使正、负离子产生分离。这样就产生了油带正电，　固体绝缘材料带负电，其带有电量相等、符号相反的　电荷。　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　电荷分离之后，可能沿着导电通路向大地泄漏，　也可能与异性离子复合成中性分子。这种使电荷减　少的过程，称为电荷松弛，但电荷松弛的速度远远慢　于电荷积累的速度。　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，笔者对油浸式变压器　在相同条件下，油中含水量少，电荷密度会增　在生产企业经常出现的局部放电问题进行了探讨，　加；而含水量多，电荷密度则降低。油的含气量越大，　油的绝缘强度越低，越容易产生放电。放电会使油产　并对降低变压器局部放电量提出了具体措施。　２局部放电及其原理　局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意　生分解，其分解生成物将导致油质劣化，使油中的静　电带电现象显著，从而危及油的绝缘性能。　对于产品的局部放电，要想满足用户要求，须在　维普资讯 http://www.cqvip.com

第６期　张玉吞：谈变压器的局部放电　１９　产品设计时认真分析绝缘结构的电场分布，留有绝　缘裕度，并要适当选择优质的绝缘材料。　由于真空处理不够而残存的气泡及在耐压试　验中分解出来的气泡，均会随时间的增加被油吸收　而消失。所以，对于感应耐压和冲击耐压试验后的　变压器，必须静放一段时间再做局部放电试验，否　则，会因耐压后分解出来的气泡造成局部放电的假　现象。　图１表面放电　Ｆｉｇ．１　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　缘上，集中在少数几点的局部放电，这种局部放电形　式为腐蚀性放电，放电波形如图２所示。此放电能深　入到绝缘纸板的层问和深处，最终导致击穿。　在局部放电试验中，当放电量超出标准值时，　应找出放电部位，以便进行处理。这样，对改进绝缘　结构、提高工艺水平有指导意义。因此，测定局部放　电部位是一项重要技术课题。　国内采用超声波方法对变压器局部放电定位　的测试技术，已应用于实际中，并取得了良好的效　果。　３产生局部放电的原因和危害　３．１　产生局部放电的原因　（１）变压器内部的金属件、绝缘件要圆整化，不　能有任何尖角和毛刺。因为在高电场强度作用下，　电荷容易集中到尖角的地方，从而引起放电。　（２）金属接地部件之间、导电体之间电气连接　不良，也会产生放电。尤其金属悬浮，情况更为严　重。如１１０ｋＶ级及以上铁心结构的金属连接件，其　接触面不涂漆；夹件上固定木件的小支板与螺栓连　接处不涂漆，以保证金属连接件的紧密接触；地屏　上的铜皮与接地片必须焊牢，以避免接触不良或悬　浮等。　（３）绝缘件内部存在着气隙（气泡）。电木简和　层压纸板的各纸层之间，如果真空浸漆或干燥工艺　处理不好，就会在内部形成空腔，浸油以后，油往往　不能浸入空腔，从而形成气隙；如果油处理不好也　会有气泡存在。气泡的介电系数比绝缘材料的介电　系数小，故绝缘内部所含气隙承受的电场强度比邻　近的绝缘材料高，达到使之击穿的程度，从而使气　隙先发生放电；另外，在电场集中的地方，可能使局　部绝缘（油或纸）击穿或沿固体绝缘表面放电。　（４）变压器内不能有灰尘、杂物、特别是金属粉　尘和纸末纤维等，以免发生放电造成不良的后果。　３．２局部放电的危害　局部放电有多种放电类型。其中一种是发生在　纸板表面的局部放电形式，放电波形如图１所示。　若能量较大，在纸板表面留下放电痕迹时，则影响　变压器寿命。　还有一种是放电强度较高，发生在尖角电极边　图２腐蚀性放电　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　局部放电是引起绝缘老化并导致击穿的主要原　因。局部放电是在电极之间施加电压时，在绝缘介质　中局部产生的放电。短时的放电不会造成整个通道　击穿，当局部放电形成离子撞击时，可引起放电部位　周围的介质受损，而且放电的电解作用使绝缘加速　氧化，并腐蚀绝缘，从而降低了变压器的使用寿命。　其损坏程度，取决于放电性能和放电作用下绝缘的　破坏机理。总之，必须把局部放电消除或减少到允许　的程度。　４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；②加大引线的绝缘距离；　维普资讯 http://www.cqvip.com 妻珏嚣　⑧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、　亮４５巷　（５）对绕组、绝缘和器身引线等生产部门，要加　强卫生管理，保证产品生产各环节的清洁度。　（６）５￣１Ｉ强对变压器油的质量管理。变压器油在运　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　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。④使用前要对　变压器油进行验收检查，确保油质符合标准。②不要　混用不同厂家的变压器油。⑧保证使用的盛油器、导　缺陷，都会使油中出现极不均匀电场，若高场强大　于局部许用场强时，局部放电就发生了。　高压引线出头屏蔽包扎易出现的问题：①金属　油管、净油机等设备的洁净。　（７）对新安装的冷却器、散热器和潜油泵等组件　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　要彻底清洗，避免内部残留老化油。如果变压器运输　和贮存停放的时间较长，上述组件内部残留油长期　接触空气，也容易吸湿和劣化。所以安装时应冲洗，　以防止油的质量得不到保证，使变压器内部受到污　染　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。　（４）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　参考文献：　［１］尹克宁．变压器设计原理［Ｍ】．北京：中国电力出版社，　２００３．　段，杜绝使用低劣材料。同时还要重视对绝缘零部　件的卫生保管，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　［２］路长柏．电力变压器绝缘技术［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业　大学出版社，１９９８．　［３］　吕朝晖．考虑局部放电时的变压器引线设计［Ｊ１．变压　器，１９９８，３５（１１）：４—８．　孔内部均要求不涂漆，确保铁心接地系统良好。　收稿日期：２００８一Ｏ１一ｌ１　作者简介：张玉春（１９３２一），男，辽宁抚顺人，特变电工沈阳变压器集团有限公司高级工程师、技术专家，长期从事变压器设　计工作。　・—　”十一十”十”十”—　”十”十”十”十”十”十”—’　”十“—　”十”—　”十“十”十”十”—　一十一十”＋”十”十一十”十“十”十．．十”十”十”十”十”十“十”十“十”＋一＋”十”＋”十　（上接第１４页）　［８］　蒋光祖．三相感应调压器的短路分析Ⅲ．变压器，２００３，　器，２００５，４２（７）：５—９．　［１２］蒋光祖．三相全调程感应调压器定转子容量布局［　变压　４０（５）：１７—１９．　［９］　蒋光祖．三相感应调压器的负载运行分析［Ｊ１．变压器，　２００４，４１（４）：１－４．　器，２００５，４２（５）：６—１０．　［１３］刘麒，张景洲．高压试验用调压器的选型ｆＪ］．变压器，　２００３，４０（１０）：２８－３０．　［１４］宋安鸿．探讨调压器的选型『Ｊ］．江西化工，２００１，（２）：６３－　６６．　［１０］蒋光祖．再论三相感应调压器负载运行［Ｊ１．变压器，２００４，　４１ｆ８）：２１—２４．　［１１１蒋光祖．三相感应调压器一次绕组电流的分析、计算与　实测——三论三相感应调压器负载运行分析ｆＪ】．变压　［１５］陈辉，刘贤锋，王琳等．三相感应调压器及其维修［Ｊ１．电气　时代，１９９９，（７）：２０—２１．　收稿日期：２００７—０５—２１　作者简介：吴杰康（１９６５一），男，广西隆安人，广西大学教授，博士生导师，主要从事电力系统分析与在线监控技术、电力市　场、电能质量检测与控制、电力系统智能检测与智能控制、配电自动化及电力系统智能仪表的研究工作；　詹厚剑（１９８１一），男，湖北云梦人，广西大学硕士研究生，主要从事电力系统分析与计算的研究工作；　祝宇楠（１９８２一），女，吉林吉林人，广西大学硕士研究生，主要从事电力电子在电力系统中的应用研究工作。