吳豫輝+何關(guān)金

摘 要：油浸式變壓器以其所具備的節(jié)能優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，受各種因素的影響，變壓器常出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。放電過程會產(chǎn)生熱量，進(jìn)而對變壓器絕緣造成一定的損壞，這不利于變壓器的安全、穩(wěn)定、可靠運行。因此，有必要對油浸式變壓器局部放電的原因進(jìn)行分析，并采取有效的應(yīng)對措施加以控制，從而減少或消除局部放電現(xiàn)象，確保變壓器和電力系統(tǒng)的正常運行。就油浸式變壓器的局部放電問題及其解決方法展開了研究。

關(guān)鍵詞：油浸式變壓器；局部放電；變壓器絕緣；電極尖端

中圖分類號：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.112

1 油浸式變壓器局部放電的特征及原因

1.1 基本特征

局部放電是指在電壓的作用下，變壓器絕緣結(jié)構(gòu)發(fā)生非慣性放電的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象常見于絕緣結(jié)構(gòu)氣隙、油膜以及導(dǎo)體邊緣等部位。在油浸式變壓器內(nèi)，局部放電的原因較為復(fù)雜，放電初始為低能量放電，根據(jù)放電情況的不同，可劃分為多種形式。以絕緣介質(zhì)為劃分依據(jù)，可將放電劃分為油液放電和氣泡局部放電；以絕緣部位為劃分依據(jù)，可將放電劃分為固體絕緣放電和絕緣紙板局部放電。固體絕緣中的局部放電常見于空穴、油隙和電極尖端等處，絕緣紙板中的局部放電常見于油隙、沿固體絕緣表面等處。

1.2 原因分析

在液體、固體、氣體的介電常數(shù)中，氣體的介電常數(shù)相對最小，加之氣體的耐壓強(qiáng)度小于液體和固體，因此，當(dāng)固體絕緣材料中出現(xiàn)空腔、空穴或油液中存在大量氣泡時，在交流電壓的作用下氣體需要承受較高的場強(qiáng)，極易引發(fā)放電現(xiàn)象。

在變壓器的養(yǎng)護(hù)中，如果養(yǎng)護(hù)工作不到位，則可能會埋下放電安全隱患。比如，如果未處理干凈變壓器中的油液，則會使油液中存有氣泡。此外，導(dǎo)電體接觸不良、金屬部件之間未連接緊固也是引發(fā)局部放電的重要原因。雖然局部放電的能量不大，但如果未及時、有效地解決該問題，則局部放電會陷入惡性循環(huán)的狀態(tài)，嚴(yán)重時會損壞或擊穿設(shè)備，進(jìn)而引發(fā)電力事故。

2 油浸式變壓器局部放電問題的控制方法

2.1 ERA測量法

ERA測量法即高頻脈沖電流測量法。實踐表明，應(yīng)用該方法能快速、準(zhǔn)確地找到油浸式變壓器的局部放電部位。具體應(yīng)用該方法時，應(yīng)注意以下2點問題。

2.1.1 確保施加電壓的正確性

在對油浸式變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗時，為了避免鐵芯飽和，可使用超過額定頻率的試驗頻率。在工頻電壓和50 Hz工作電壓的雙重作用下，局放的起始放電電壓、電荷量與試驗電壓間不存在特定關(guān)系。為了使ERA測量法的測量結(jié)果更具有有效性，通常需要重復(fù)試驗，每次試驗時使用的試驗電壓應(yīng)與我國現(xiàn)行的GB1094.3—2003中的規(guī)定相符。需要特別注意的是，試壓電壓應(yīng)以高壓出線端的測量結(jié)果為準(zhǔn)。

2.1.2 注意時延效應(yīng)

所謂“時延效應(yīng)”，是指時間上的延遲。在采用ERA測量法測量時，加載試驗電壓后不一定會出現(xiàn)局放信號，而在持續(xù)施加電壓后才會出現(xiàn)較為明顯的局放信號。這是因為局放的時延具有隨機(jī)性的特點。對于油浸式變壓器而言，其油紙絕緣是一個較為復(fù)雜的混合體，除油、紙這兩種主要介質(zhì)外，還包含溶于油中的水分、氣體和固體微粒等，這些物質(zhì)的聚集通常需要一定的時間。如果測量局部放電現(xiàn)象時存在時延效應(yīng)，則表明變壓器的絕緣狀態(tài)不良，依據(jù)GB1094.3—2003，ACLD試驗與時延效應(yīng)有關(guān)。因此，采用ERA測量法測量時，施加電壓的時間不得短于規(guī)范規(guī)定的時間。

2.2 局部放電的在線監(jiān)測

在線運行的油浸式變壓器的局放信號有3種傳播途徑，即脈沖電流、高頻電磁波、超聲波。因此，可根據(jù)這3種傳播途徑對局放信號進(jìn)行取樣。

2.2.1 脈沖電流、超聲聯(lián)合在線監(jiān)測法

該方法的在線監(jiān)測原理如圖1所示。

由圖1可以看出，該方法最突出的特點是通道數(shù)量較多，能對單臺設(shè)備進(jìn)行多點監(jiān)測。由于采用了電、聲同時監(jiān)測，從而大幅度提升了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。但線路過多會導(dǎo)致安裝工作變得復(fù)雜。

2.2.2 超高頻在線監(jiān)測

該方法的優(yōu)點在于監(jiān)測的信號頻率較高和對于干擾信號的處理較為簡單，但因天線接收信號時存在盲區(qū)，所以，需要采取相應(yīng)的處理措施。

2.3 DGA分析法

DGA分析法即油中溶解氣體分析法，主要通過分析油溶解氣體中的乙炔與乙烯的比值，判斷變壓器是否存在局部放電現(xiàn)象。該方法可通過以下2種途徑實現(xiàn)：①在變壓器中取油樣，并將油樣帶回實驗室檢驗；②將在線監(jiān)測裝置安裝在變壓器上，從而實時監(jiān)測監(jiān)測對象。在變壓器的局部放電分析中，采用DGA分析法能取得良好的應(yīng)用效果，且其可與其他局部放電的測量方法配合，從而提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。必須注意的是，如果DGA分析法檢測到變壓器絕緣存在局部放電現(xiàn)象，則表明絕緣已經(jīng)損壞，對于此類因局部放電而造成的事故，不可重復(fù)進(jìn)行測量試驗。

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〔編輯：張思楠〕