变电站建设中的变压器局部放电试验

变电站建设中的变压器局部放电试验

梁成业

山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100

摘要：局部放电是引起电力设备事故或缺陷的主要原因之一，开展局部放电带电检测一直是电力变压器状态评估与故障诊断的有效手段。根据实验室模拟及变电站现场实际工况，从原理、准确性及靠性等方面讨论了现有局部放电带电检测技术的优缺点，对比分析不同检测技术的现场应用效果，讨论了局部放电联合检测定位技术的原理、影响因素及发展趋势，重点分析了传统“电-声”联合定位法的不足，提出“特高频-超声”及“特高频-光”等联合定位方法的检测原理、步骤、效果及适用范围，为今后现场电力设备局部放电带电检测能更快速准确地定位指出了新的研究方向。

关键词：电力变压器；局部放电；特高频；超声波；定位

随着我国智能电网快速建设与发展，电网运行的可靠性和安全性逐步提高，电力变压器作为输变电关键设备之一，其运行状态直接影响到整个电网的稳定运行。目前，油纸复合绝缘是大型电力变压器通用的绝缘方式，其主要由绝缘油、绝缘纸板和其他固体绝缘材料等构成。油纸绝缘虽在设计时要求具有足够的电气强度和力学性能，但不可避免在生产制造、装备和运行过程中的偶发因素引起绝缘系统形成缺陷，进而导致设备出现故障。局部放电既是油纸绝缘缺陷故障产生的主要原因，又可作为绝缘劣化程度评估手段，因此对油浸式电力变压器开展局部放电检测，获得放电点位置信息，将有助于提高设备现场运维效率与水平，进一步保证设备安全运行。

1局部放电试验概述

1.1局部放电介绍

局部放电是指电气设备在外加电压的作用下产生极大的场强，从而使电气设备的绝缘区域发生放电现象，但是在电气设备的放电区域却没有形成放电通道。局部放电现象主要发生于高压电器设备中，例如高压变压器中就容易出现局部放电现象，局部放电现象极易对高压电气设备的绝缘部分造成损坏。因此，在高压变压器出厂时或投入使用前必须进行局部放电试验。导致高压变压器出现局部放电现象的原因主要有两点：一是高压变压器自身绝缘性能或其他性能指标不合格；二是高压变压器材质有问题或是生产工艺有问题。

1.2局部放电的危害

局部放电的危害主要表现为以下几方面：一是局部放电会导致电气设备出现过热情况，从而对电气设备造成损坏；二是局部放电会产生一系列不良的现象和反应，例如化学反应、电脉冲、电磁辐射等，这些不良现象和反应将对周边环境和人民群众的生命健康造成严重危害；三是具备放电极易导致变压器的绝缘层被击穿，从而大大的降低变压器的绝缘性能，最终导致事故发生。

1.3局部放电试验的意义

对高压变压器进行现场局部放电试验能够正确检测变压器的绝缘性能和其他性能指标，同时还能够有效反应应变压器的设计水平和生产工艺控制水平。局部放电试验是高压变压器试验中的重要环节，其具有操作方便、精准性高、灵活性好的优点，在变压器检测中被广泛应用，因此，对高压变压器进行局部放电试验具有非常重要的意义。

2局部放电试验情况

以某220KV变压器为例，某220kV变压器主要技术条件为：型号：SFSZ9-180000kVA/20kV。额定容量：180000/180000/90000kVA。额定电压：220±10×1.25%/117/37kV。绝缘水平：LI950AC395-LI400AC200/LI480AC200-LI325AC140/LI200AC85。技术协议要求局部放电测试按GB1094的规定进行，当测量电压为E（1.5Um/3）时，要求局部放电量保证值：高压≤100pC，中压≤100pC。

2.1在工厂进行的雷电冲击、感应耐压等绝缘试验通过后，进行了局部放电试验，发现三相局部放电量均为1000pC左右，超过了技术协议的要求。三相放电波形相同，放电量大小不断变化，类似油中气泡产生的局部放电。怀疑变压器油中或绝缘件中存在气泡，决定温升试验后再进行局部放电试验。

2.2温升试验结束待油温冷却到环境温度后，再次进行局部放电试验。三相试验结果与上一次基本一致。试验人员通过试验判断局部放电源在变压器的高压首端，于是对变压器套管进行检查，将套管油枕的顶部螺栓松开，发现有气体快速逸出，检查另外两相高压套管，也有气体放出。三相高压套管放气后，再查中压套管，没有放出气体。为了让气体从油中充分逸出，决定再静放1d。

2.3继续对该变压器的B、C相进行试验。按正常局部放电试验回路和加压程序，并在局部放电试验电压下延长了试验时间，结果两相局部放电量均小于100pC，B、C相局部放电试验合格。从变压器上、下部分别取油样化验，与该产品试验前油化验结果进行比较，结果正常。试验后对该变压器进行放油→抽真空→注油→热油循环处理。

2.4再次对A相进行局部放电试验：1.5E（12min，20pC）、1.7E（10s，500pC）、1.5E（8min，20pC），中间出现两次300pC的局部放电信号，幾秒钟熄灭，在1.7E、8min后又出现200pC的局部放电信号，局部放电量逐渐增大，其后的4min内增到4400pC，降低试验电压到0.95E（4200pC），测得局部放电起始电压为0.95E；局部放电熄灭电压为0.75E。在此情况下，进行超声定位，在高压侧箱壁及箱盖上没有查到超声信号。

2.5对该变压器A相再次复试，当出现14000pC的局部放电量后，又用超声定位法测量，结果在变压器几何位置的高压侧仍然没有测量到超声信号，在变压器几何位置的中压侧测量到超声信号，开始对该变压器进行超声定位，在定位期间，出现局部放电量在500～1500pC之间，局部放电信号的波形由较疏变得很密。以变压器长轴方向为X，短轴方向为Y，采用逼近法测定的局部放电源的坐标为：X=2800～3100mm，Y=0～300mm，Z=1900～2180mm。

2.6取油样进行色谱分析，结果表明变压器油中含有C2H2，用计算方法进行超声定位，结果基本上与超声定位位置相同。在1.5E局部放电试验电压下进行了2h长期局部放电试验。

3局部放电试验结果分析

变压器出厂试验局放量明显异常，随着试验次数的增加，局放量呈明显增加趋势，说明变压器的主绝缘在进一步恶化。变压器起始放电电压与放电熄灭电压差异较大，说明引起变压器局部放电量异常的原因不仅仅是套管绝缘油的含气量偏大，很有可能还涉及变压器的固体绝缘。因变压器局部放电量异常与变压器出口线段电压无关，而与匝电压直接相关，可以初步排除变压器套管、高压引线对接地体的几何距离、均压球连接等因素对局部放电异常的影响。引起该变压器局部放电异常的部位很可能在线圈主绝缘上。从局部放电定位结果看，该变压器局部放电异常的部位可能在A相线圈的上部。鉴于该变压器局部放电量明显异常，且局部放电试验过程中油中产生了C2H2，必须进行吊罩或解体检查。

4高压变压器局部放电试验中存在的问题及解决措施

4.1变压器结构存在缺陷及解决措施

变压器结构存在缺陷会时绝缘介质中的电场分布不均匀，在局部放电试验时，放电量表现出很不稳定的现象。变压器结构存在缺陷的解决措施有：进行变压器局部放电试验之前，对变压器结构进行严格、仔细的检查，以此确保变压器结构的合理性，并对变压器进行感应耐压、雷电冲击等试验，待变压器通过这些试验后，才能进行局部放电试验。

4.2电晕放电影响及解决措施

在高电压的情况下变压器极易发生电晕现象，在电场作用下，致使高压变压器中某些接地不充分的部位产生异常放电，从而对局部放电试验的放电量检测结果产生严重影响。电晕放电影响的解决措施：对高压变压器进行仔细检查，确保高压变压器完全接地，并且屏蔽高压套管，以此防止由于高电压而产生电晕现象。

参考文献

[1]刘江明.电力变压器局部放电试验的应用研究[J].浙江大学，2012.

[2]陶文华.变压器现场局部放电试验干扰波形的判断[J].中国电力，2010.