220kV大型电力变压器局放试验及分析

220kV大型电力变压器局放试验及分析

刘寅浩

身份证号码152127198701020319

摘要：变压器在电力系统中发挥着非常重要的作用，也是主要电气设备之一，其运行状态与整个电力系统的运行状态息息相关，变压器故障(局部放电)检测技术对提高变压器运行维护水平具有重要意义。变压器局部放电检测常见的有电气法、油中气体检测法、超声检测法（AcousticElectric，AE）、光学检测法和特高频（Ul-trahighfrequency，UHF）检测法等等。在局部放电检测技术基础上，使用定位算法对局部放电源进行定位有利于快速排除故障、减少停电损失和节省维修成本，备受电力行业重视。采用单一传感器进行局部放电源定位要求检测设备系统采样频率高、转换速度快，且传感器阵列形式受到限制。本文对220kV大型电力变压器局放试验进行了分析，仅供参考。

关键词：220kV;大型电力变压器;局放试验

引言

在变压器电气试验中，不同的试验产品、不同的试验项目需要不同的试验电压，要想在试验中达到所需的各种电压，仅仅依靠可调电源是远远不够的，选择一个参数合适的中间变压器就显得尤为重要。试验用中间变压器的作用就是通过变换电压和电流来达到需要的试验电压。本文对220kV大型电力变压器局放试验进行了分析。

1局部放电产生的机理及影响

在绝缘供电系统中,当局部区域的电场强度达到介质在该区域的破坏场强度时,会产生导致该区域放电但放电不经过两导体之间的电压,即整个绝缘系统不穿透,这种现象称为局部放电,它发生在绝缘中,内部称为局部放电;发生在绝缘体表面,称为表面局部放电;它发生在被气体包围的导体的边缘时,称之为电晕放电。变压器绝缘系统各部件的电场强度往往不均匀,局部放电通常是由于绝缘体或绝缘表面内电场不均匀和局部电场浓度特别高而引起的。同时,变压器的某些部件是不同的或不均匀的绝缘介质,并且在绝缘方面存在弱点。如果该处的电场的局部强度超过初始放电电压,并且存在自由电子,则会发生电子流通道。造成这种情况的大多数情况是电场不均匀或电场失真:电气设备的电极系统不对称,例如:变压器的出线端子、内部部件存在毛刺导致高压输出电场集中;不均匀介质或绝缘体含有形成复合介质的气泡,介质中的电场强度与介电常数成反比,介质中的介电常数大于介电常数;多种原因导致的局部悬浮电位高,电气连接接触不良等，也可能导致严重的局部场强不均匀。当变压器绝缘介质受到局部放电的影响时,它暴露在高能带电粒子中,破坏分子的化学键,导致绝缘性能下降。强烈的局部放电，会使绝缘介质的绝缘性能迅速下降，并在绝缘介质内部扩散，最终击穿整个绝缘介质。会对电力设备造成严重的影响，在短期内导致绝缘设备发生短路，甚至烧毁。

2、220kV大型电力变压器局放影响因素

2.1绝缘纸的选取

变压器原副线圈是通过各种绝缘纸来进行层间绝缘，目前越来越多的新型绝缘材料被应用在变压器中，其中最具代表性的是Nomex绝缘。绝缘纸长期工作在电与热的联合影响下，其表面纤维的化学键会发生断裂，产生一氧化碳和二氧化碳，使绝缘性能下降，进而对变压器的局部放电特性产生影响。

2.2局部放电的放电量也与温度有关

在目前的技术条件下，完全消除环氧铸造干式变压器内部的气隙或气泡是不可能的。当施加外部电压时，由于气泡的存在，两种介质的电场强度将发生变化。空气的相对介电常数受温度影响较小，而环氧树脂的相对介电常数受温度影响较大。随着温度的升高，环氧树脂的相对介电常数也随之升高。当变压器的工作温度升高时，由场强与介电常数的关系E0/Ex=εx/ε0可知，环氧树脂内的电场强度会降低，导致气泡内的电场强度相对增加，更容易发生局部放电，从而降低局部放电的起弧电压。局部放电的放电量也与温度有关，随着温度的升高，两个试品的局部放电量均有所增加 。环氧树脂的膨胀系数与变压器导线的膨胀系数不同，当温度升高时由于二者形变的不同，会导致变压器绝缘介质内部出现气隙，导致局部放电的发生。同时随着温度的升高，变压器局部放电的起弧电压会随之降低，更多的气泡发生局部放电，导致放电量的增加[1]。

3、220kV大型电力变压器局放试验与控制策略

3.1干式变压器局放的控制

变压器内部的导体在制造后表面可能有毛刺。毛刺处的局部场强将高于其他部位，局部尖端放电将发生。放电量取决于毛刺的曲率半径和毛刺的大小。为了防止这一现象的发生，需要选用优质的圆角铜箔作为原材料，同时在导体制造完成后增加一道去毛刺的工艺，最大程度地避免因毛刺而产生尖端放电的现象。在层之间选择材料。从上述干式变压器的现场试验中不难看出,局部放电水平与变压器各层之间的绝缘材料之间存在很强的联系。经过试验和技术检查,1mm厚Nomex绝缘纸的干式变压器是最好的绝缘。真空和温度控制真空和温度是铸造过程中两个最重要的环境参数,在很大程度上决定了铸造绝缘过程的质量。加工时应严格控制温度,防止氧化物;同时,当变压器工作时,应注意通风和散热,以确保其在合理的温度范围内工作。真空应通过连续试验确认,最好选择符合实际的参数。干式变压器采用环氧树脂作为主要内部绝缘材料,环氧材料的选择直接影响变压器的使用寿命。在进行浇注时，应选择绝缘性强且韧性高的树脂，需要通过特异性的试验来确定树脂的填加剂和材料配比

[2]。

3.2变压器局部放电试验分析

1）通过对变压器设备局部放电试验全程录像的回顾，分析放电脉冲的特性，特别是捕捉危险的“偶闪”脉冲具有重要意义。2)适用于高压升降座内的高压串联绕组、外壳外的高压绕组、自耦变压器，以及换流变压器网侧与阀侧间的放电脉冲特征的分析，有利于判断设备内部放电的位置。3）变压器类设备在工厂的各项试验后的油色谱分析结果是判断试验是否合格的重要指标。多起实例表明，即使在短时间内油色谱分析无异常，仍应重视局部放电试验中的“偶闪”脉冲。特别是对于高电压等级的设备，借助局部放电试验的录像回放和分析，可以发现“偶闪”的较大幅值脉冲及其特征，对判断设备内部是否存在放电，防止在后续试验，或现场交接试验，甚至在运行中出现严重绝缘故障有重要意义。遇到局部放电录像回放中的“偶闪”脉冲，除仔细分析其特征外，延长加电试验的时间或重复试验也是较妥当的处理和验证手段。相关文献表明，在仔细分析油色谱分析结果时，不仅要关注乙炔气体，对反映放电的其他气体组分，如氢气和甲烷等气体的增加也应予以关注。4）判断设备内部存在危险放电“偶闪”脉冲的特征有各测量端子放电量的传递比异常、脉冲呈现集束密集、振荡拖尾和极性相反等特征。几例在运行中或工厂局部放电试验中在出现乙炔或发展为击穿的实例表明，放电脉冲呈现“集束密集”的特征是放电程度加剧的重要特征。5）必要时，增加非常规的绕组中性点接地回路局部放电检测，对发现该部位附近的绕组匝间放电有意义，也包括对其“偶闪”放电脉冲的捕捉。6）实践表明，在局部放电试验波形的录像回放中，有时“偶闪”脉冲持续的时间非常短暂，以致需要调慢回放速度，才能“抓取”可以分析特征的“偶闪”脉冲[3]。

结束语

在变压器的质量问题中因局部放电导致的绝缘失效问题较为突出，给厂家和用户造成了巨大的损失。本文对220kV大型电力变压器局放试验进行了分析和研究，希望能够进一步控制和优化局部放电工艺，仅供参考。

参考文献：

[1]杨兆星,杨雷,任鹏飞等.大型变压器局放试验干扰分析及排除[J].湖北农机化,2019,(06):60.

[2]章彪,谭湘海,李明等.大型变压器局放试验干扰分析及排除[J].电工技术,2018,(09):141-143.

[3]邱勇仁.220kV大型电力变压器局放试验及分析[J].山东工业技术,2017,(18):227