浅谈变压器局部放电试验

浅谈变压器局部放电试验

李龙国

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市，010000

摘要：局部放电主要是变压器、互感器以及其他一些高压电气设备在高压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络。局部放电量很微弱，靠人的直觉感觉（如眼观耳听）是察觉不到的。变压器局部放电是影响变压器稳定运行的重要因素。本文主要介绍变压器局部放电产生的原因和局部放电的危害及变压器局部放电的试验接线及试验步骤，对现场局部放电试验干扰及采取的措施进行分析与探讨，并对此提出具体解决方法，以保证变压器的安全使用。 

关键词：变压器；局部放电；

1、局部放电试验理论

　　变压器绝缘介质的局部放电是一个长时间存在的现象，当其放电量过大时将对绝缘材料产生破坏作用，最终可能导致绝缘击穿。许多变压器的损坏，不仅是由于大气过电压和操作过电压作用的结果，也是由于多次短路冲击的积累效应和长期工频电压下局部放电造成的。绝缘介质的局部放电虽然放电量小，但由于它长时间存在，对绝缘材料产生破坏作用，最终会导致绝缘击穿。为了能使110kV及以上电压等级的变压器安全运行，进行局部放电试验是必要的。所以，要对变压器进行局部放电试验。局部放电既是绝缘劣化的原因，又是绝缘劣化的先兆和表现。局部放电试验能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现变压器内部的绝缘缺陷，预防潜伏性和突发性事故的发生。

所谓的“局部放电”指的是设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电现象有时候会发生在导体附近（有时候也称“电极”），有时候会发生在其它部位。“局部放电”是一种物理现象，而放电情况有以下几种：（1）绝缘材料内部放电；（2）表面放电；（3）高压电极尖端放电等。

　　局部放电具有以下几个特点：（1）放电能量相对于其他放电方式来说比较小，而且在较短时间里存在着不影响电气设备的绝缘强度；（2）对于绝缘的危害呈现逐渐增大的状态，其发展往往需要特定时间，加上累计效应，经历缺陷扩大，最终绝缘击穿。（3）局部放电对于绝缘系统的寿命有分散性很大的评估，它和发展的时间、局部放电的种类、产生的位置以及绝缘的种类有关联[1]。

2、局部放电的危害

   局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。局部放电时间虽短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的长期存在对绝缘材料将产生较大的破坏作用，一是使邻近局部放电的绝缘材料，受到放电质点的直接轰击造成局部绝缘的损坏，二是由放电产生的热、臭氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀老化，电导增加，最终导致热击穿。运行中的变压器，内部绝缘的老化及破坏，多是从局部放电开始[2]。

3、变压器产生局部放电的原因

变压器绝缘的劣化往往是多种因素共同作用的结果，并非是单一因素造成的，局部放电不仅是绝缘劣化的原因，并且是绝缘劣化的先兆及其表现形式，通常造成变压器局部放电的直接原因主要有：

（1）变压器内部的金属件、绝缘件存在毛刺及尖角

（2）绝缘件内部存留空气隙、裂缝等

（3）金属接地部件、导电体之间电气连接不良

（4）绝缘油中有微量气泡

（5）变压器残存有杂物，尤其是金属粉尘及纸末纤维等

4、变压器局部放电试验接线和加压过程

试验电压获取采用变频电源箱中间试验变压器对被试变压器的低压侧进行励磁，在变压器高压端感应电压。在开展变压器局部放电试验前，需要明确国家相关标准规定GB7354-2003《局部放电测量》，保证各项试验操作符合标准规定.

局部放电试验接线分为：测量回路接线和加压回路接线两部分

（1）测量回路接线，用脉冲电流测量局部放电的基本回路采用直接测量的接线方式，如下图

脉冲电流法是目前唯一有标准的变压器局部放电定量检测方法。当试品CX产生一次局部放电时，在其两端就会产生一个瞬时的电压变化△u,此时在被试品Cx、耦合电容Ck（套管末屏）和检测电阻Zm组成的回路中产生一个脉冲电流I，该脉冲电流流经检测阻抗Zm，在其两端产生一脉冲电压，将此脉冲电压进行采集、放电等处理，就可以测定局部放电的一些基本参数，尤其是视在放电量。

加压回路接线图。以高压侧一相的测量为例，试验采用低压励磁、对称加压接线方式，局部放电加压试验接线如下图2所示。试验加压顺序，如图3所示。

   图3中，当施加试验电压时，接通电源并增加至，持续5分钟，读取放电量值；无异常则增加电压U2,持续5分钟，读取放电量值；无异常则增加电压U1,进行耐压试验，耐压试验为（120×额定频率/试验频率）s；然后将电压从U1降至U2，持续30分钟，进行局部放电检测，在此过程中，每5分钟记录一次放电量值；30分钟满，则降电压至，持续5分钟，记录放电值；降电压，当电压降低到零时切断电源，加压完毕，试验结束[3]。

                   变压器局部放电试验接线图（图2）

                      局部放电试验加压程序（图3）

5变压器局部放电试验注意事项分析

在开展变压器局部放电测试时，为了保证测试结果准确性，防止出现测试结果不够精确的问题，不仅需要严格按照标准测试程序开展，同时需要注意一些测试过程中的细节问题，主要包括以下几项：

（1） 接地问题

在开展变压器局部放电试验时，需要考虑到接地对试验结果准确性的影响，如果电压调整出现误差，可能会引起测试电路中突然出现电流过大的问题，从而会导致设备被损坏，所以在局部放电测试开始前，需要对各项设备做好接地保护处理，并避免周围其他大型大力设备对试验过程产生电磁干扰，是提高局部放电测量结果准确性的有效方式。

2） 电源问题

电源是变压器局部放电试验的关键部分，所以为了减少其他因素对试验结果准确性的干扰，在试验过程中需要保证电源具有独立性，试验所用电源不能与其他设备连接，否则会导致试验结果受到影响。本文试验选择变频电源，不仅因为变频电源使用更为便利，同时变频电源更加稳定，在试验过程中始终保持变频电源独立，从而使得局部放电试验结果准确性能够得到保障。如果试验过程中，电源无法保证独立，则需要停止试验，等到其他设备使用完成后，采用单独电源模式开展局部放电试验。

3） 试验次数问题

在对变压器开展局部放电试验时，因为局部放电会对变压器造成一定的破坏，可能会导致220kV变压器内部绝缘部分受到破坏，所以如果开展多次重复局部放电试验，不但会导致试验结果出现偏差，还会对变压器造成很大损坏，所以需要严格控制局部放电次数，如果必须要开展多次试验，则需要控制试验间隔时间，不能在同一时间段内连续开展多次试验[4]。

4、试验数据获取来源
由于配电变压器在实际的使用中经常出现质量问题，电力企业对于设备的监测和维护工作力度也在不断加大，例如绕组材质的选择、对材料抽样检查、油浸式变压器的油质问题、运行噪音等，都成为了管理的重要内容。本文中的试验数据来源于不同企业生产的不同型号的配电变压器，所检测的项目也包括直流电阻、空载损耗、短路阻抗等多个方面的内容。通过对试验结果的精确分析，结合多次试验的结果积累与总结，可以有效地对产品质量进行评估，为后续工作提供参考和借鉴。对于配电变压器的状态评估，需要从试验数据方面展开具体分析。为了实现对于状态的准确评估，真实有效地反映出变压器的运行情况，应该以台为单位进行，结合指标体系的建立原则，可以在线获得的电气参量作为参考标准，融合变压器投运过程中的运行状态、工况等定性信息来建立评估指标体系[5]。

6、减少异常数据控制措施及策略
6.1电压测量装置应经过校准，并有校准报告，确保测量无误。
6.2工作前必须向施工单位或电站了解清楚临时施工电源或检修电源容量情况，试验方案应明确提出对试验电源的要求。
6.3按工作需要，办理相关工作票，到现场后首先由工作负责人落实工作许可手续，再由变电站人员或施工单位指明工作范围并确认；在开始工作前向工作班组成员交代工作范围，并用围栏做好标识；工作过程中还应相互提醒。
6.4工作开始前检查被试设备是否已与其余设备隔离，检查试验设备和被试设备与周围接地体和带电设备绝缘距离是否足够。对影响试验安全的引线，应要求拆除。
6.5试验现场应放置有适当的消防器材，变压器的消防水喷淋装置尽可能投入，防止主变压器或试验设备出现起火现象。
6.6使用梯子前检查梯子是否完好，必须有人扶梯，扶梯人注意力应集中，对登梯人工作应起监护作用。
6.7试验中断、更改接线或结束后，必须切断主回路的电源，挂上接地线，防止危险发生。

总结：

综上所述，本文通过介绍变压器试验方式，对变压器的局部放电试验进行分析，并提出一些试验注意事项，希望能够对我国电力工程建设行业起到一定的借鉴和帮助作用，促进我国变压器安全运行提供更好的保证。

参考文献：　　
[1]侯卓，屠秉慧.剖析电力变压器检修技术和试验策略[J].通信电源技术，2018，35(06):242-243.
[2]李锁.超高压电力变压器内部绕组温升在线预测技术研究[D].长春工业大学，2018.
[3]王代春.高压试验中变压器试验存在的问题及处理方法[J].低碳世界，2018(05):50.
[4]吴冕之，林美玲，王瑞果.一种变压器试验接线钳[J].计算机产品与流通，2018(04):112-113.
[5]李永强.高压试验中变压器试验问题及故障处理方法[J].中国设备工程，2018(06):72-74.