变压器局部放电产生的原因及消除放电的基本途径.doc

变压器局部放电吴利仁(长沙顺特变压器厂,410014)摘要：本文对局部放电产生的原因及其特点进行了论述，并对消除局部放电的方法及途径进行探讨。6关键词： 变压器 局部放电前言对变压器局部放电的探索研究始于本世纪50年代后半期，在这之前人们普遍认为，变压器在经过工频耐压和冲击耐压试验后，便可保证长期运行。但在实际工作中发现，有些变压器，虽然经受过各种耐压试验，但运行一段时间后，在没有任何过电压的情况下，还是发生了故障，查其原因，认为是在工作电压下变压器绝缘内部长期存在局部放电所致。从而变压器内部的局部放电便越来越受到人们的重视。IEC60076和GB10943也将局部放电试验列为110KV级产品的例行试验。1 局部放电的定义在电场作用下，绝缘系统中只有部份区域放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称为局部放电。2变压器局部放电特点变压器的绝缘结构主要由油、纸、纸板和其它一些固体绝缘等构成。低电压等级变压器，其绝缘距离往往由力学强度和结构尺寸决定，即力学强度和结构上所要求的尺寸比电气强度要求的尺寸大；高电压等级的变压器，其绝缘结构与距离主要由电气强度决定。如果不考虑局部放电，即由试验电压确定。虽然变压器能承受住比运行电压高得多的耐压试验，但在耐压过程中产生的强烈局部放电有可能使绝缘遭受不可恢复的损伤。因此，要降低变压器的局部放电，就要求其绝缘系统具有较高的起始放电电压。局部放电的起始放电电压决定了放电部位的局部场强。变压器中可能在各种不同部位上出现较高场强而导致局部放电，而较高场强的部位不一定都出现在高电位上，低电位或地电位上也可能出现较高的场强。也就是说，在变压器内不但在高电位上可能出现局部放电，在低电位甚至地电位上也可能出现局部放电。3变压器局部放电产生的原因及部位3.1原因3.1.1最经常造成局部放电的是绝缘体或表面存在的气泡，如果在变压器油中或在固体中含有气泡，则气泡中的电场强度比周围介质高，而气泡的击穿场强，在大气压力附近，总是比油或固体介质低很多，因此气泡就首先放电，而其它介质仍然保持绝缘性能，就形成局部放电。3.1.2 由于结构不合理，使绝缘内部电场分布不均匀，形成局部电场集中，在电场集中的地方，就有可能使油隙或局部固体绝缘击穿或固体绝缘表面放电。3.1.3由于原材料制造或工艺处理不当.。a 绝缘体中若有导电杂质存在，则在此杂质边缘电场集中，产生局部放电。b 针尖状导体或导体表面有毛刺，则在针尖附近电场集中，产生放电。c 金属部件带有尖角、焊渣、毛刺或带有缺陷，这些部位的电场就要发生畸变而使场强升高，造成放电。d 绝缘油中的含气量过高形成的气隙，而气隙场强高，从而使气隙首先击穿形成放电。3.2 变压器内产生局部放电的部位a 导体与绝缘材料中存在的气隙；b 绝缘体与材料中搭接缝隙中存在的气隙；c 引线与绕组接头处油纸绝缘中存在的气隙；d 绕组端部绝缘的油隙放电；e 匝间绝缘放电；f 纸板和角环的沿面滑闪放电；g 绝缘体中混有金属杂质的周围；h 对地电位放电等；4消除变压器局部放电的措施4.1 设计措施a 按长期工作电压下无局放来选择场强，同时再核算各种试验电压下可必需的绝缘距离。这样才能保证绝缘结构的可靠性。当油质符合表1规定时，主绝缘油间隙尺寸为89mm时的许用场强见表2表1 油中含水量与含气量出厂值电压等级油中含水量（ppm）油中含气量（%）油击穿电压（kV/2.5mm）220kV 20 2.0 50110kV 30 3.0 40表2 主绝缘许用场强线圈形式许用场强（kV/mm）全波冲击操作波工频耐压长期工作电压中部进线饼式线圈241794端部进线饼式线圈1611.562.5长期工作电压下的许用场强都控制在工频耐压的57%以下。b 对于纠结式绕组，减小轴向电场最简单和有较措施是采用奇数匝线段或改进换位。（如图1可示）将偶数匝线段的纠结和联线位置互换，也可降低内侧梯度。1241131029151341231121017 9 5136147158161461571681791823 928202719261825172331223029292028197 9 2129223023312432322433253426352736 （a） 偶数匝 （b） 奇数匝图1纠结式绕组偶数和奇数匝对线段电位差的影响c可在高压进线处若干个双饼内表面设置段间角环。图2（a）相当于在高电场区域加了屏障，有较地提高了该区域的击穿场强，同时也延长了放电路径。图2（b）相当于在匝绝缘外加了层覆盖，有较地提高了起始局部放电场强。 (a)屏障 （b）覆盖图2高压进线附近段间角环设置4.2 结构和工艺措施a高压导线加大R，垫块、撑条等绝缘件加大倒角，使导体和绝缘间避免存在夹角，防止电场集中。 c 采用成型角环，使成型角环的形状符合等位面，提高起始放电电压。d 沿电场方向尽可能避免大间隙结构，有大间隙时要布置与电场方向垂直的隔板。e 避免采用有空穴和裂缝的材料，以免在空穴和裂缝处产生局部放电。如高压变压器中不宜采用电木筒。f 不准有悬浮电位的金属件。应注意金属件上的漆膜会影响电位固定，在电位固定处必须将漆膜刮掉。g 引线夹的槽口应保持圆角，引线焊接处必须进行圆角处理，不准有尖角存在，焊点外面用金属箔包扎， 并保证表面光滑，凹陷处填充金属箔，包完后，应使周围有相近的曲率半径。严格保证各种引线绝缘厚度和油隙距离，防止油角产生。h 线圈绕制时，防止S弯处刀口存在，垫块倒角去毛，导线接头时，焊接截面要足够，铜屑应与线圈严格隔离，焊接处倒角去毛。i 静电板与线圈连接处，要做好屏蔽处理，避免尖角和毛刺。j 调压开关各个部位连接可靠，不应出现有悬浮电位和触点接触不良等。k 制造场所注意防尘，减少击穿机率。110KV变压器器身干燥最好用气相干燥，提高器身清洁度。5、局部放电试验1）加压顺序A=B=D=E=5min；C=试验时间Us-起始电压，1/3U2 U3-1.1Um/3系统标称电压,kV(方均根值)设备最高电压Um,kV(方均根值)额定短时感应或外施耐受电压, kV(方均根值)相间试验电压U1, kV(方均根值)相对地局部放电测量电压U2=1.3Um/3kV(方均根值)相间局部放电测量电压U2=1.3UmkV(方均根值)备注110126200200U2=1.3Um/3=95164全绝缘110126200200U2=1.5Um/3=109164半绝缘220252395395U2=1.5Um/3=218328半绝缘6、局部放电常见故障现象与原因分析1）电源故障 频率为100Hz时出现4个放电点。2）屏蔽问题 放电呈现单极性3）绝缘问题和油中气泡a、 放电脉冲非常密集b、 在电压上升时脉冲增加，电压下降后仍维持原放电，重新加压后起始放电电压降低。4）悬浮放电放电脉冲较少，随电压上升放电量明显增加，与屏蔽的现