电力变压器局部放电的控制综述

1、电力变压器局部放电量的控制一、概述随着我国高电压、大容量电力变压器生产能力、测试技 术、制造质量的不断发展和提高，变压器厂家投入了大量 的人力、物力、才力对产品的可靠性进行研究，其中控制 局部放电就是一项重要的研究课题。根据国家标准，局部 放电测量规定值为：当测量电压为1.5 um3， q 不大于500pc ；当测量电压为 1.3 um3 时， q 不大于 300pc ，有 些用户技术协议中可能要求的测量值更小。以下谈谈在制 造电力变压器过程中控制局部放电量的措施。二、局部放电的概念局部放电是指跨接在导体间绝缘的一种电气放电。这 种放电可能是也可能不是发生在导体的邻近处。不论是在 那种介质中，

2、在电极之间施加电压时，在它们之间的绝缘 介质的局部范围内的放电统称为局部放电。局部放电的出 现在短时间内不会造成整个通路的击穿。但它可以侵蚀周 围的绝缘，并逐渐扩散以至形成通道而造成击穿放电，局 部放电的危害性是实际存在的，但在高电压的设备内并非绝对不允许存在局部放电，而是不允许达到有害的程度。三、局部放电的分类1、气泡性局部放电由于绝缘工艺处理不佳 （真空处理） ，致使油中留有过 多的残余气泡。也可能由于油中的局部放电使绝缘介质分 解出气体所致。气泡放电电压的大小与气泡形状大小、所 含气体成分及其内部压力大小有关。正常压力下由空气构 成的气泡，当外施电压达 20kV/cm 时会出现局部放电。

3、气 泡性局部放电是不稳定的，具有间歇性。其测得的视在放 电量要比油中局部放电小得多，在 100-1000pc 数量级。 但其单位时间内的脉冲个数要比油中多得多。对绝缘介质 的损害比油中局放轻得多，而且损害过程也比较慢。2、油中局部放电一般是绝缘结构本身引起的，也可能是绝缘材料内存 在空穴等材料缺陷引起的。由于油的击穿强度远比气体 高，故其起始放电电压值也比气泡性局部放电时高， 放电 电荷量也大得多，可能几百、几千以致106pc 数量级。因 此油中单次局放量也比气泡放电大的多，其持续时间也长，约 10s数量级。油中局部放电会使油、纸（纸板0分解出气体， 气体呈悬浮状态， 故常伴随气泡性局部放电。

4、 一般见到的油中局部放电波形还迭加有很多个气泡局部 放电脉冲尖波。在外施电压上升的情况下，观察油内不均匀电场中局 部放电全过程，首先看到出现几百或几千 PC 的间歇性局 部放电。放电次数相当少，呈无规则性，看不见炎花，听 不见声。 这是油中局部放电开始阶段， 也叫不稳定游离阶 段。外施电压继续上升，便会发生连续性放电，有规则出 现放电量达 104 105PC，个别脉冲达 106PC 数量级肉眼能 看见，叫做稳定游离阶段。 电压再上升， 某些油纸 （纸板） 组合的绝缘，可能转化为沿面（纸、纸板）放电，放电量 可达 107PC。很容易导致绝缘闪络。在均匀电场中，一般 只出现稳定游离阶段。四、产生局

5、部放电的因素从局部放电产生的原因和部位来分析， 产生局部放电 有以下三大因素1、尖角、毛刺：高压电场中导电体、固体绝缘的尖角、3 毛刺。2、气泡、空穴：变压器油中的微量气泡和固体绝缘中 的空气缝隙。3、灰尘、杂质：绝缘体表面的灰尘及高压电场中的悬 浮电位。 实验结果表明， 1.5 m以上的金属颗粒， 在电场作用下( 1.25MV/m)，就会产生远大于 500pc 的放电量。产生局部放电的三大因素，只有在产品结构设计、 制造工艺方案、工序具体操作时，采取相应的避免 措施，才能严加控制。五、局部放电的危害及对绝缘的侵蚀机理1、导致电击穿：放电点直接轰击所在位置的绝缘，这 种放电连续地、长期地发生，

6、必将导致此处绝缘的 击穿。2、导致热击穿：局部放电产生热量，或许有腐蚀性气 体，使临近绝缘热老化或腐蚀变质。连续放电日积 月累的结果，将导致绝缘烧损或失效，造成击穿。3、变压器油是具有自恢复绝缘能力的介质，故局部放电对油绝缘的影响远不如对纸（纸板）明显。油浸式绝缘结构内的局部放电大致分为气泡及油中二 种。气泡局部放电较大时也会最终使纸 （纸板） 受到损害。 油中局部放电能对纸（纸板）产生侵蚀作用，一是较快地 出现间接损坏，即油中局部放电易使纸（纸板）中出现较 大的气泡。另一种是较慢的间接损坏，即使纸（纸板）的 纤维受到机械性破坏（纤维破碎）和碳化。其破坏机理大 致如下：（1）带电粒子（如电子、

7、离子等）冲击绝缘介质，将 其分子结构破裂，使纤维碎裂因而绝缘介质受损。（ 2）带电粒子的撞击，使该处绝缘介质出现局部温度 升高，引起绝缘材料的过热，甚至炭化。（3）由于放电的电解作用，产生原子氧、臭氧、一氧 化碳、二氧化碳，使绝缘介质加速氧化。遇到水分，又合 成硝酸，腐蚀绝缘介质。（4）油中发生局部放电时，油分解加上油中的杂质， 会使纸层上凝集生成橙黄色 X 蜡在匝间绝缘和绝缘的油角 间隙处。 X 蜡使绝缘介质的介损角急增，散热能力降低而5容易导致热击穿。从纸（纸板）受损伤处外观看，可分为沿厚度方向穿 孔和沿表面流柱（树枝状）侵蚀，后者更易发生。当油中 局部放电由开始的不稳定阶段刚刚发展到稳定

8、阶段时，纸 （纸板）表面出现了树枝状流柱放电。放电电荷约104105PC，能量还不大，故只能使沿纸（纸板）表面放电，通 道中的油被排挤， 残余水分被排出， 因而留下无色的斑痕， 称之为白痕现象，使绝缘受到了损害。局部放电更强烈发 展，放电能量增加，使绝缘受到炭化，出现黑痕现象，绝 缘介质永久性损坏，导致发生沿面闪络。六、控制局部放电的措施 1、对变压器清洁度的要求：a器身及油箱内无绝缘杂物及金属异物， 无悬浮物； b对铁心、绕组、大张纸板、油箱、升高座、导油 管、贮油柜、冷却器等零部件装配前必须严格检查，做到 不清洁不装配；c器身须用汽相干燥设备进行干燥处理。2、对绝缘结构的要求：a. 变压器

9、器身的主纵绝缘结构必须合理，并符合电 器性能要求，各部件之间的配合尺寸及绝缘距离必须满足 图样要求。b上节油箱的连气管要有适当的坡度 （约 1000：15）。 c线圈侵漆后易在表面留有漆泡， 线圈应采用不侵漆 工艺。d当内线圈电压等级 35kv 时，采用屏蔽。 e变压器压板开工艺孔；f 110kV、 220kV 变压器有载开关上的螺栓应安装屏 蔽帽；g所有木件应倒角处理。h绝缘件无尖端、棱角。3、对绝缘材料要求： a绝缘材料无杂质、金属微粒、脏污、起层、空腔等 质量问题。b层压纸板必须用整张纸板压制而成， 不允许有拼接。c. 采用中等密度绝缘纸板制造绝缘筒，保证绝缘强度 和油浸透性。7d. 在

10、电场强度较高区域，若采用环氧玻璃板制件，则 吸油性差，易极化放电，故不采用。4、对油箱及夹件的要求：a油箱及夹件无尖角、毛刺。b220kV 变压器夹件支板、油箱内壁，应倒大圆或加 焊均压环。5、对变压器油的要求： a变压器油必须合格，各项指标应达到要求，尤其含 水量、含气量应严格控制，含水量应小于16ppm，含气量应小于 0.5%；b由于渗漏等原因对油箱进行补焊， 补焊后应对变压 器油进行脱气处理。6、对变压器绝缘受潮的要求：a变压器真空注油： 110kV 级变压器在油箱内真空注 油，真空度为 0.08MPa， 220kV 级变压器在油箱内真空注 油，真空压力为 133Pa，35kV 级变压器

11、油箱注油至上铁轭 处，放入真空罐内抽真空，在真空度 0.1MPa 下保持 1 小 时，然后解除真空，油箱注满油；b35kV 级变压器器身出炉到总装结束，器身在空气 中暴露时间不得超过 4 小时， 110kV 级变压器器身出炉到 总装结束， 器身在空气中暴露时间不得超过8 小时，220kV级变压器器身整理后应二次进炉干燥处理，出炉后在空气 中暴露时间不得超过 6 小时。7、对金属件接地及电气联接的要求：a变压器的铁心、铁心屏蔽及其它金属结构件要可 靠接地， 接地处的接触电阻应很小， 接触面不能有锈和油 漆等；b导体之间的焊接应良好，没有虚焊，引线焊完应 对焊点进行仔细检查；c导体之间采用螺钉联接

12、的，不仅要拧紧螺钉，还 要装好锁紧零件，以免出现松动。8、对引线的要求：a引线的焊接尽量采用冷压焊， 焊接处用金属化皱纹 纸进行屏蔽；b引出线应准确对准套管均压球， 不能有偏斜或打弯 现象；9c引线的绝缘锥度应进入均压球， 不允许出现均压球 之外有裸铜线，更不能有裸铜线拧劲、打结等现象； d引线本身必须表面光滑， 无任何尖角、 毛刺， 220kV 变压器高压引线出头处加装均压管，外包金属屏蔽，以减 小引线表面场强。所包绝缘应紧实，厚度符合要求，接包 部位要有一定长度的锥度搭接尺寸； e引线与周围其他部件之间的绝缘距离应满足要求， 其他部件的电极形状尽量成圆球面。当引线从夹件的侧面 通过时，附近

13、的夹件支板、铁支架、螺栓、压钉、压钉碗 等以及靠近的油箱内壁，所有这些接地部件都应采取改善 电极形状的措施，不能有尖角、毛刺等。七、试验前及试验中的注意事项1、局部放电试验前要做好放气工作。因为空气的介电 性能大大低于变压器油的其他绝缘介质，所以为保证各 项绝缘性能的试验和减少在空气（气泡）中的局部放电， 试验前油箱上部各放气处要全部做好放气工作。2、局部放电试验应注意的几个问题a）要远离金属障碍物，排除外界干扰。10b）检查各部位不得有悬浮电位，如套管的接地线、0互感器接地板等。分接开关应置于额定分接位置。3、局部放电试验过程中的注意事项 a）升压速度要慢且要均匀，并检查试验电源本身不 得有

14、放电信号。b）注意不得超过局放试验电压并准确掌握各阶段的 加压时间。c）熟练掌握局部放电的信号特征，在试验时能作出 准确的判断和记录，以便于提供和反馈可靠的质量信 息，便于针对问题进行分析判断和经验总结。八、SFPSZ9 180000/220 电力变压器局放问题处理主要措 施青岛电力公司变电站 SFPSZ9 180000/220 电力变 压器出厂试验时局放量达到 2000pc 左右，其中 A 相局放 量偏高，经研究整改，采取有效措施，使局放量降到 60pc 左右。主要措施如下：1、严格真空注油工艺a. 将油箱抽真空至 5 104Pa 维持 2 小时， 211104Pa维持 2 小时，最后抽真空

15、至 133Pa以下连续 6 小时以上。b. 以每小时 5 吨的速度注入合格的变压器油， 当注油至总油重 1/3 时，停止注油，抽真空 至 133Pa 维持 4 小时；当注油至总油重 2/3 时，停止注油，抽真空至 133Pa维持 4 小时； 然后注油至没过器身，停止注油，保持真空 度 133Pa 以下 8 小时。c. 热油循环 48 小时2、 严格线圈焊接包扎工艺a. 引线焊后的尖角部分不允许打磨，应用锤子打平。b. 高压引线的屏蔽管头连接方式为各由内部焊一引线 同线圈原线一同引出，与电缆焊在一起。屏蔽管应留有放 气孔， 做包扎处理， 引线包扎决不允许跨段， 然后包围屏。 金属化皱纹纸必须过度包扎， 屏蔽铝箔扶平， 圆整化填充。