浅析变压器制造过程对局部放电的影响

浅析变压器制造过程对局部放电的影响

孙军

特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100

摘要：近年来随着国家推行新基建建设，整个社会对用电质量不断提高，电力用户对电气设备运行情况提出了更高的标准和要求，在此背景中，变压器的局部放电等相关问题引起了行业的关注，变压器局部放电是导致内部绝缘恶化，造成变压器运行事故的原因之一。本文具体分析研究变压器制造时出现的局部放电等问题，并且阐述相应的影响，以供参考。

关键词：变压器 ；制造过程 ；局部放电

引言

当前随着我国新基建新能源快速发展，电力行业处于智能电网、绿色电网转型升级的重要时期，电力系统朝着高电压低损耗方向发展，电压升高很容易导致变压器在运行过程中出现局部放电等问题，局部放电导致了电热效应，又会影响其他系统导致周围介质出现物理化学反应，导致绝缘介质出现侵蚀，影响整个变压器的运行，这种现象会导致绝缘体的老化速度，进一步加快降低设备的绝缘性，最终造成一些电气事故。因此如何加强变压器制造过程中的工艺控制，减少局部放电的隐患显得尤为重要，与预防事故的出现息息相关。

1 变压器局部放电的形成过程

变压器在出厂时都通过了变压器例行试验，理论上其电气绝缘性能应能满足变压器稳定运行要求。然而在实践当中逐步总结经验发现变压器在制造工艺和使用过程中会受周边环境因素的影响，不可避免产生一些薄弱区域。这些区域会导致变压器在具体工作过程中出现局部放电等现象，降低其绝缘性能。长此以往会造成击穿等问题，对设备和周边人员的安全产生影响。

局部放电的基本特征在于放电量极小，且分布不集中，故在短期内其对绝缘介质本身的击穿电压的影响可以忽略不计。但在局部放电过程中，受电场的作用下，带电粒子定向移动，持续碰撞绝缘介质，虽然放电量很小，但经长期累积，绝缘介质发生物理化学反应，导致绝缘介质不断遭到侵蚀，长此以往最终导致击穿现象发生。

在绝缘材料制造时绝缘材料中不可避免会出现一些质量较差或者性能薄弱的区域，在外部施加高场强的条件下，这些薄弱部位的耐压值相对较低，就会产生局部放电等问题。

2 影响变压器局部放电的因素

造成变压器在运行时出现局部放电的主要原因有以下几点：首先是导电体和非导电体的尖角、毛刺若存在于高电场中时，会造成电场集中，电场集中会使变压器局部放电电压降低，进而导致局部放电几率增加。其次是固体绝缘物质会存在大小不一的空腔，若空腔顶部没有导气孔，则空腔中的气体不能排除，气体就会窝在空腔内产生气泡，也就是“窝气”现象。固体绝缘“窝气”时，在一定电压条件下，固体绝缘内的的空气和油中的气泡受到的场强超过其耐受强度时，会造成局部放电。第三是金属粉末和非金属粉末集中在某一区域，产生通电小桥，导致固体绝缘起始放电的电压降低，最终对变压器产生影响，造成电压击穿等现象。

3 制造工艺对局部放电产生的影响及控制措施

3.1 绝缘件的加工

绝缘件在加工生产过程中，其内部不能出现金属异物，主要是由于金属异物在高电场中会发生局部电场集中现象，产生放电，所以在关键绝缘材料使用前，需要通过X光等检测方式对其内部进行检查，判断是否有金属异物，只有保证无异物才可以进行后续的加工和使用。在加工绝缘托盘压圈等零部件时，应使用合格分供方提供且检验合格的层压木和层压纸板，这样才能确保其具有较好的绝缘性能。另外还需要注意在绝缘件上设置专门的油路通道和导气孔，这样可以在烘干的过程中使水蒸气快速排出，另外可以保证变压器绝缘油浸透绝缘件，同时还可以确保导气孔和油路通道位置的电气性能达到相关标准和要求。绝缘件若加工有半封闭型的孔或槽时，要注意有无“窝气”的可能性，否则应在“窝气”位置加工导气孔，防止变压器内部出现 “窝气”现象。为确保绝缘件加工时的清洁度，绝缘件应在密闭性良好的车间中加工，同时还需要确保车间内无任何金属粉尘和其他异物，保证车间的清洁。在绝缘件完成制作后需要马上进行封闭保存。

3.2 引线装配

引线装配工作是控制局放的一个重要阶段，引线装配质量主要在于控制引线接头的质量，保证引线接头无尖角、毛刺，屏蔽良好。在引线焊接时，还需要采取合理的措施进行保护，保证变压器器身不受焊接的金属粉末和金属屑的影响。如果引线焊接过程中采用的方法是热熔焊，在焊接工作结束后，还需要注意将焊接位置表面的碳化物和其他杂质清理干净，然后才能进行绝缘包扎等作业的后续操作，如果引线焊接过程中使用的是冷挤压焊，则应在冷压端子上部设置排气孔，且排气孔朝上，目的是防止冷压端子产生“窝气”现象。冷挤压焊后，需要采用铝箔来填充导线、冷压端子的凹坑，对棱角进行包裹屏蔽，并进行圆滑处理，防止棱角尖角出现。如果电缆线中存在断股线头，就需要在包扎引线之前，就将其焊接牢固或直接将线头固定在电缆线内，然后方可包扎引线绝缘。在上述工作结束之后，还需要包裹保护层，主要是为了避免后期操作和运输时出现损坏和污染等现象。

3.3真空干燥

在变压器器身装配、引线装配过程中，变压器绝缘会出现吸湿、受潮等问题，会降低变压器的绝缘性能，导致局部放电电压降低，最终出现局部放电等现象。因此需对变压器器身的含水量进行控制，应将其放入真空干燥罐中，进行真空干燥处理。如果是大型变压器，需要将器身放入煤油气相干燥罐中，进行真空干燥处理，在此过程中需要注意对真空度、温度、湿度、烘干时间等参数进行控制，依照电压等级的高低、产品容量的大小等设定相应的参数阈值。在判定烘干工作是否结束时，需要依照具体参数预值的情况，保证这些参数阈值符合标准后才能停止烘干，确保器身烘干的质量。

3.4真空注油及静放

干燥过的变压器器身经器身整理、上节油箱扣罩后，需要进行变压器真空注油及静放处理。变压器抽真空阶段，真空度达到要求时，方可向变压器油箱内注油，注油结束后变压器需静放处理，静放时的真空度、静放时间等参数，应根据产品容量大小、电压等级、绝缘材料厚度、绝缘材料的材质、注油温度等因数制定。抽真空的目的就是最大限度减少变压器中的气体，如果真空度控制达不到要求，注油时就会在绝缘件缝隙中产生气泡，相比于变压器绝缘材料，气泡介电常数小、绝缘强度低，起始放电电压低，高电场情况下就会在气泡处放电。变压器注油后静放的作用有两方面，一方面是通过静放将变压器中残存的细小气泡溶解到绝缘油中，使油中没有游离的气体，另一方面是通过静放将绝缘件完全被绝缘油浸透，提高绝缘件的绝缘强度，如果变压器静放时间达不到要求，则绝缘件中的细小气泡没有完全被变绝缘油溶解吸收，绝缘件没有完全被绝缘油浸透，则会降低起始放电电压，造成变压器试验时局部放电。因此只有变压器静放满足要求后才能进行变压器相关试验。静放时间越长，浸透效果越好，就会大大降低局部放电的可能性和几率。

结束语

总而言之，加强变压器局部放电问题的控制是非常重要的，其不单单和变压器的制造相关还需要注意后续的使用和管理，只有重点分析变压器局部放电的机理，并且在生产和使用过程中对一些不利因素进行有效控制，改善生产质量，提升制造工艺水平，才能保证变压器的使用效果。

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