关于电力变压器局放试验

关于电力变压器局放试验的探究摘要: 局部放电测量是变压器试验中最重要的项目，也是决定电网的是否能安全稳定运行的基础和保障。文章阐述了电力变压器局部放电现象产生的危害及原因，并对局放试验的试验要求、试验原理等进行了相关论述。

关键词:变压器；试验；局部放电

0引言

电力变压器内部局部放电试验是对变压器制造过程中的设计水平、工艺控制水平、材料性能指标以及安装过程中的工艺控制水平的综合检验，局部放电测量是变压器试验中最重要的项目。局部放电量的大小，是标志变压器绝缘性能的一项重要指标，测量变压器的局部放电量是评价变压器绝缘性能的有效方法。目前除了变压器制造厂在出厂时进行局放试验外，对110 kv及以上电压等级的变压器，为了检查其经过长途运输、现场安装、真空注油等一系列过程后的绝缘性能， gb50150《电气安装工程电气设备交接试验》要求在交接试验中对其进行局部放电试验，试验合格后方能投运。对运行中的变压器当怀疑其绝缘性能或检查其大修质量时，dl/t 596《电力设备预防性试验规程》要求进行局部放电测量。多年来的实践表明，局部放电试验对变压器绝缘中微小缺陷的检测是非常灵敏的，也是非常有效的，在现场试验中得到了广泛的推广，为电力系统的安全稳定运行提供了有力的保障。

1变压器局部放电产生的原因

局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电。它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中遗留的缺陷在高强电场作

用下发生重复击穿和熄灭的现象。这种放电的能量通常很小，在短时间内并不会影响到变压器的绝缘强度。局部放电可能出现在固体绝缘的空隙中，也可能出现在液体绝缘的气泡中，或发生在不同介电特性的绝缘层间，或金属表面的边缘、尖端部位。

1. 1绝缘内部的气隙

变压器的绝缘结构较为复杂，所使用的绝缘材料既有变压器油，又有绝缘纸板、层压木等，干式变压器中还有环氧树脂绝缘。众多的绝缘材料在生产或安装过程中难免会存在一些气隙，而这些气隙的存在就构成了电力变压器内部产生局部放电的重要原因。通常气体的来源主要有以下几方面:

a) 油浸变压器真空注油、油循环、静置工艺过程中由于值班人员疏忽，使真空机、滤油机控制不严，使真空度不满足工艺要求，循环、静置时间不够，变压器绝缘中存在残余气体，导致运行电压下发生局部放电。

b) 变压器内部绝缘使用的层压制品，包括层压绝缘纸板、电工层压木、层压玻璃布板等。由于生产企业对层压制品中气泡的危害性认识不足，或生产工艺不够完善，预浸坯料挥发物含量较高，使层压制品中残留气泡。对油浸变压器而言，由于真空注油真空度不高、注油后静放时间不够，层压制品中的气体没有把油完全置换出来，影响材料的绝缘性能。

c) 线圈在干燥工艺过程中真空度控制不好、干燥时间和温度不满足要求，导致干燥后的线圈中残留气体，造成变压器发生局部放电。

d) 固体绝缘变压器环氧树脂真空浇注工艺中由于真空度不够高、真空保持时间不够长，不能彻底脱气，使环氧树脂固化物中残存一些气体。在包裹绝缘的干式变压器中由于浸渍负荷绝缘材料和导线的膨胀系数存在差异，从而造成一些气隙。在运行过程中这些气体导致变压器局部放电。

1. 2变压器结构缺陷

某些变压器在结构设计方面不够合理，绝缘结构中电场分布不均匀，从而造成特定部位的电场强度高于相应绝缘材料的起始游离电压水平产生局部放电。例如复合绝缘中介电系数相差较大，电场分布不均匀; 筒式线圈层间电压选择偏高，段间距离偏小; 出线结构布置不合理等，均会使变压器发生局部放电。另外设计选用的许用电场强度偏高也是产生局部放电的重要因素。

1. 3材料方面的原因

变压器所使用的铜(铝) 导线、铜(铝) 箔表面不光滑，有毛刺，绝缘材料的电气性能不满足设计要求，起始游离电压偏低等。

1. 4加工工艺控制不严格

变压器中所使用的金属部件如夹件等在加工过程中未能彻底消除毛刺; 电屏蔽、磁屏蔽接地不良，高压引线装配时接触不好，产生悬浮电位; 托板、角环等绝缘件未倒角或消除毛刺; 绕组中导线

和引线焊接部位处理不光滑，有尖角和毛刺; 铁芯剪裁和叠装时形成毛刺等，均会造成电场集中，产生局部放电。

1. 5变压器器身清洁度不够

由于生产过程中的金属微粒、油箱焊接是遗留的焊渣、生产环境的降尘都可能落入变压器绕组或器身中。对于油浸变压器，器身注油后油中的导电颗粒通过油循环流落到器身各处，如到达高场强处，则会引起局部放电。

2局部放电的危害

局部放电是一种小能量放电，在短时间内并不能影响到电力变压器的绝缘强度。但是若变压器的运行电压下不断出现局部放电，将会产生累积效应，使绝缘材料介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。局部放电通过以下集中作用方式逐步破坏绝缘。

a) 局部放电会产生臭氧，臭氧是强氧化剂，会使含双键的大分子起加成反应破坏双键，材料发生臭氧裂解，聚合度下降，丧失绝缘性能。

b) 局部放电还产生氮的氧化物，它与潮气相结合会生成硝酸，对绝缘材料及导线产生腐蚀作用。

c) 局部放电又能产生高速粒子，会导致绝缘材料表面产生树枝放电。

d) 局部放电还会使绝缘材料的介质损耗增大，局部过热，造成绝缘材料的老化。

3现场局部放电的测量

相关标准要求220 kv及以上变压器在交接时或大修后应进行局部放电试验，110 kv 变压器在怀疑绝缘有缺陷时应进行局部放电试验。局部放电试验的目的是发现变压器结构和制造工艺、安装工艺的缺陷。例如: 绝缘内部局部电场强度过高，金属部件有尖角毛刺，绝缘混入杂质或局部带有缺陷，产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气连接不良，真空注油工艺控制不严格等。通过试验结果指导缺陷的消除，防止变压器运行中由于局部放电对绝缘造成破坏，确保电网运行的安全。

3. 1现场局部放电试验的基本要求

电力行业标准dl/ t474—2006《电力设备局部放电现场测量导则》中对电力变压器现场局部放电试验的相关要求进行了阐述。电力变压器现场局部放电试验通常使用电气法(脉冲电流法)，主要测量的物理量为规定测量电压下的局部放电量和变压器局放的起始

电压和熄灭电压。变压器局部放电试验的加压时间及步骤如图1 所示。

图1变压器局部放电试验加压程序

( t’= 60 min ( um> 300 kv) 或t’= 30 min ( um< 300 kv) ; um 为变压器额定电压)

首先试验电压升到u3 ( 1.1 um ) 下进行测量，保持5 min，然后试验电压升到u2 ( 1.5um) ，保持5 min 汇总，接着试验电