大型电力变压器产生局部放电的关键因素试验局放培训教材

大型电力变压器产生局部放电的关键因素1 概述根据国家标准规定，110kV及以上大型电力变压器要做局部放电试验,现在合同要求变压器高中压局放量小于100PC。

局部放电对绝缘的影响，一是放电质点对绝缘的直接轰击造成局部绝缘破坏，逐步发展使绝缘击穿；二是绝缘内部的局部放电虽然不形成贯穿性通道，但放电产生的热，使介质出现局部的温度升高，甚至碳化。

由于放电的电解作用，会产生臭氧、一氧化氮等一些活性气体，使局部绝缘受到腐蚀，逐渐造成绝缘的损伤，最后导致热击穿。

通常，电气绝缘的破坏或局部老化，多是从局部放电开始的，所以，局部放电的危害性是使变压器绝缘寿命降低，影响变压器的安全运行。

2什么是局部放电：对于变压器绝缘结构中，可能存在着一些绝缘弱点，它在一定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性击穿。

这种只限于绝缘局部位置（弱点）处的放电就叫局部放电。

局部放电试验的目的：就是考核变压器在长期工作电压作用下，其产品绝缘能否长期安全运行的性能，发现变压器结构和制造工艺的缺陷。

如：（1）绝缘结构中局部电场强度过高，可能是局部绝缘（如油隙或固体绝缘）击穿或沿固体绝缘表面放电；（2）绝缘混入杂质或局部带有缺陷；如绝缘纸筒、层压纸板、层压木板等，由于热压干燥工艺处理不好，就会在其内部形成空腔，当浸油以后，变压器油往往不能浸入此空腔，从而形成了气穴。

如果浸入的变压器油处理不好时，油中会有气泡存在，同时存在着水分和杂质，在电场的作用下，杂质会形成“小桥“，泄漏电流的通过会使该处发热严重，促使水分汽化，形成气泡；同时也会使该处的油发生分解产生气体。

绝缘内部存在的这些气穴（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，所以气穴上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。

气体（特别是空气）的绝缘强度却比绝缘材料低。

这样，当外施电压达到一定数值时，绝缘内所含气穴上的场强就会先达到使之击穿的程度，从而气穴先发生放电。

（3）金属部件有尖角；尖端放电。

（4）产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气联接不良等，以便消除这些缺陷，防止局部放电对绝缘造成破坏。

3 局部放电产生的关键因素产生局部放电的环节，一般是在电场集中和绝缘薄弱的部位。

影响局部放电的因素很多，综合起来主要有三点：(1)绝缘材料的材质；(2)产品设计的绝缘结构；（没有多大问题）(3)生产加工制造工艺精细化程度。

从试验角度分析产生局部放电的原因和部位，引起局部放电的关键因素有五个方面：(1)导电体和非导电体的尖角毛刺；(2)固体绝缘的空穴和缝隙中的空穴及油中的微量气泡；（3）在高电场下产生悬浮电位的金属物；(4)绝缘体表面的灰尘、脏污和异物。

(5)绝缘干燥处理不好及表面受潮。

上述关键因素应从设计、工艺、操作及管理等方面采取措施，严格控制。

4 根据试验分析减少局部放电量应该重点控制部件和措施4.1 绝缘件制造绝缘件要选择性能好、质量高的绝缘板材。

有的生产厂家因生产质量不高，在绝缘板材中常混有金属异物，应严格检验。

如沈变厂在前几年检验加工购入的40mm厚的层压纸板时，曾发现过裁纸刀片和钢钉。

在购入的1.0--3.0mm厚的绝缘纸板上，也时常发现金属亮点和米粒大小的金属物。

这些金属物在高电场作用下最容易产生树枝状放电。

目前，各制造厂已在500kV变压器产品上全部采用优质进口(魏德曼)纸板；绝缘件制造应无楞角和飞边毛刺。

所有的绝缘板或绝缘块的楞角应倒圆。

燕尾垫块倒楞后如图1所示。

图1 燕尾垫块楞角倒圆外形目前，绝缘装配用的绝缘压板和铁轭垫块均采用电工层压木板和层压纸板制作。

层压木板的层间有拼接缝隙，真空干燥时层间时有开裂或起鼓现象，在层间形成空穴，如图2所示。

设计时，最好选用绝缘层压纸板。

为便于器身真空处理时水蒸气的逸出，在电气性能允许的情况下，应在较厚、较大的绝缘压板和铁轭垫块上设置直径8--lOmm的排气孔及8--15mm宽、5--lOmm深的油路通道，如图3所示。

所有加工的绝缘件应清洁，无金属粉尘和灰尘，并用绝缘纸包扎好存放。

4.2 静电板及引线·制作静电板时其引出线的焊点必须牢固可靠，以防开焊引起悬浮电位。

焊点的表面要处理光滑，屏蔽包扎要紧实。

此部位是场强过高处，必须圆滑处理。

直径过大的静电板搬运时要采取防护措施，以防变形损伤屏蔽。

变压器的高压引线及分接线用电缆线。

控制引线的关键是消除尖角毛刺。

引线包扎前要将电缆线的断股线头焊牢或将断股线头插入电缆线内。

绝缘包扎完毕，外表再包一层皱纹纸以防搬运时或操作时将引线弄脏。

用铜管制作的低压引线，应将铜管内的金属屑、金属粉尘及脏物清除干净。

4.3 绕组绕组本身在正常情况下不会发生局部放电现象。

但也有例外，如导线上有毛刺，燕尾垫块及内撑条等绝缘件内有金属杂物、漆瘤、气穴，也会发生局部放电（2007年有几台内撑条有漆瘤、气穴）。

绕组绕制时，首先要严格控制导线的质量，绕制幅向要紧实，要防止导线扭曲及匝绝缘破损。

绕组内部导线的焊接头要牢固、平整、无尖角毛刺。

处理焊头时要防止金属粉尘飞溅到绕组上。

导线的换位及出头处挝弯要用专用工具，要防止出现硬弯或直角弯。

绕组出头处的屏蔽要牢固、紧实、圆滑。

单柱绕组压装后，要检查绕组内径侧撑条及换位处有无匝绝缘损伤。

绕组存放要采取防尘措施。

4.4 铁心装配铁心叠装时，硅钢片应清洁，无灰尘和脏污痕迹。

要防止剪切时的“小三角片”叠如铁心内。

（聊城电厂37万变）铁心装配完毕后应紧实。

测量铁心对夹件及铁心油道间绝缘，绝缘应良好。

所有紧固件应牢固，禁止有产生悬浮电位的金属物，确保铁心一点接地良好。

夹件装配前所有丝孔应重新有专人攻一遍，清除丝纹、毛刺，避免进入变压器器身内部。

4.5 油箱及附件油箱、升高座的内壁及夹件肢板严禁有尖角毛刺、金属颗粒。

为使地电极的电场均匀，应将夹件肢板的楞角加工打磨或倒圆，油箱和升高座内壁的焊线应光滑。

在电场较高处应采取屏蔽措施，如图4示为防止变压器在总装时有产生悬浮电位的金属件，油箱磁屏蔽接地应可靠。

各金属件相互连接的部位应不涂漆，即铁心夹件与上横梁的接触面、铁心拉板与心柱地屏连线端子的接触面、夹件肢板与钢螺栓的接触面皆不涂漆，如图5所示。

油箱上的储油柜、主联管进入总装要清理干净焊渣、异物，防止放油时异物进入器身内部，发生局部放电，（有几台疑似此类现象）。

与气体继电器连接一侧应略高一些，应有一个坡度，保证排气畅通。

升高座、散热器等附件应设有放气塞。

4.6 绝缘装配绝缘装配时应保证绝缘件、铁心、绕组等有关零部件的清洁，不得有金属粉尘、灰尘及脏污痕迹。

绕组套装前应将导线理顺平直，屏蔽搭接必须牢固可靠，包扎后应紧实、圆滑。

拆卸铁心上横梁、侧梁及夹件时应除净金属铁屑。

复装时必须用C形卡子将铁轭夹紧，以防金属紧固件受力产生铁屑。

绝缘装配完毕后，检查铁心接地片和心柱地屏连线，不得有松动现象。

测量铁心对夹件及油道间绝缘应良好。

所有金属紧固件连接必须牢固可靠，以防产生悬浮电位。

4.7 引线装配引线装配最重要的是控制引线接头及屏蔽质量。

目前，高压引线及调压分接线已全部采用冷压端子连接。

低压引线由铜排或铜管制作，用螺栓连接。

用冷压端子连接引线时，应将冷压端子上的排气孔朝上，导线要理顺平直，要保证导线插入端子内的深度。

对于端子内的空隙要用不同规格的扁铜线或圆铜线填充。

套筒式冷压端子与引线连接见图6。

填充的导线要求平直，有一端应倒圆。

倒圆的一端在填充的外侧，填充率应达90％以上。

冷压后，引线连接必须牢固可靠。

屏蔽时应将多股导线及冷压端子的空穴用铝箔填充饱满。

为避免屏蔽表面出现小的皱褶及尖角等缺陷，屏蔽后要用薄纸板进行圆整或用圆棒碾平，使屏蔽达到紧实、圆滑。

4.8 总装配变压器总装配前，要对器身进行真空处理，其目的是除去器身绝缘件中的水分，增加绝缘电阻，提高电气强度。

器身处理时，真空残压应控制在133h以下，对500kV产品，其值应控制在67Pa以下。

器身出炉后，为防止绝缘受潮，应在工艺规定暴露时间内（4h）完成扣罩装配。

抽真空注油及器身浸油后总装时，要检查所有引线的根部绝缘，应无破损。

所有紧固件不得松动，不得有悬浮电位的金属件。

要防止外购件、配套件的灰尘、杂物及脏污进入变压器内。

因为这些灰尘脏物在高电场下容易极化，使电场发生畸变，并构成“小桥”，形成泄漏通道，增加泄漏电流，最后将这通道击穿而造成短路。

安装高压套管时，引线的斜梢必须进入均压球内。

变压器成品抽真空及静放是排除油中气泡的关键。

破除真空时必须有干燥热空气热（交换器）或干燥硅胶封闭在进气处，避免潮气进入。

为使变压器油中气泡及时排除，变压器在静放期间，要按照规定时间对变压器主体、有载开关、升高座、散热器及套管等部位进行放气。

4.9 试验变压器静放96h即可进行局放试验。

试验前对变压器主体、有载开关、升高座、套管及散热器等部位放气，放气时应以溢油为准。

局放试验时，变压器必须牢固接地，不得有悬浮电位的金属件。

为防止干扰，变压器应远离电器设备及金属障碍物。

为防止电晕放电，高\中压套管接线端子应罩上均压罩。

产品试验连接线应采用屏蔽线。

5 局部放电故障的排除变压器局部放电量超标事例时有发生；但排除局放故障的难度较大，一般很难确定故障的部位，检查时也不易查找。

目前，检查局放故障一般有两种方法：一是变压器不吊罩检查；二是变压器吊罩检查。

吊罩检查返工量大，损失大。

不吊罩检查未能排除故障的必须进行吊罩检查。