油浸式电力变压器的局部放电测量试验.pdf

第 4 5卷 第 8期 2 0 0 8年 8月 委 珏 篆 V o 14 5 N o 8 Au a u s 1 2 0 0 8 油浸式电力变压器的局部放电测量试验( 上 ) 董宝华 ， 何平 2 ( 1 保定天威保变电气股份有限公司，河北 保定 0 7 1 0 5 6 , 2 倮 定天威新域科技发展有限公司， 河北 保定 0 7 1 0 5 6 ) 摘 要 ： 介绍了油浸式电力变压器局部放电的发生机理、 检测方法、 放电类型及主要特征， 并通过案例分析了各种放 电类型产生的原 因。 关键词 ： 变压 器 ； 局 部放 电 ； 试 验 中图分类号： T M4 J 0 6 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 1 - 8 4 2 5 ( 2 0 0 8 ) 0 8 - 0 0 3 3 - 0 6 Pa r t i a l Di s c h a r g e Te s t o f Oi l -I mme r s e d Po wer T r a n s f o r me r ( P a rt 1 ) DONG Ba o - h u a ，HE Pi n g 。 ( 1 B a o d i n g T i a n we i B a o b ia n E l e c t r i c Co ，L t d ，B a o d i n g 0 7 1 0 5 6 ，Ch i n a ；2 B a o d i n g T i a n we i Xi n y u S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y De v e l o p me n t Co ，L t d ，Ba o di n g 0 71 0 5 6 ，Ch i n a) Ab s t r a c t ： Th e me c h a n i s m，d e t e c t i o n ，t y p e s a n d ma i n c h a r a c t e r i s t ic s o f o i l -i mme r s e d p o we r t r a n s f or me r p a i a l di s c h ar g e a r e i n t r o d u c e d T h e c a u s e s o f v a r i o u s t y p e s o f di s c h a r g e a r e a n a l y z e d b y e x a mpl e s K e y wo r d s： Tr a n s f o r me r ；P ar t i a l Di s c h a r g e；T e s t 1引言 局部放 电测量作为可以避免破坏 的试验项 目， 越来越受到大型 电力变压器制造厂家和运行部 门 的重视 ， 因为它是确定变压器绝缘系统结构可靠性 的重要指标之一。局部放电测量的 目的是证明变压 器 内部有没有破坏性 的放电源存在 ， 同时还可分析 变压器内部是否存在介 电强度过高 的区域 ， 因为这 样 的区域可能对变压器长期安全运行造成危害。 2局部放电的一般概念 2 1 局部放电的发生机理 局部放 电是 电介质 中的一部分原子 或分 子产 生电离和去电离 的运动形式。电离是从外施电场 中 吸取能量 ， 生成正 、 负 电荷 ， 并使 电荷运动。去电离 是正 、 负 电荷 中和 ， 释放 能量 ， 生成新 的原子 和分 子。在这个过程中 ， 产生持续时间为微秒级 的脉 冲 电流 ， 发射电磁波。相应地在电介质中出现发热、 发 光和振动( 声波和超声波) 等物理现象 。 电离可以在两种情况下产生。一是在 电场作用 下由电子碰撞产生正、 负电荷； 二是局部电流密度很 大， 使部分 电介质形成等离子体。 由于电压和电流作 用于电介质 ， 都可能引起局部放电 ， 所以局部放电分 为电场型放电和电流型放电。 形成 电场型局部放 电的基本条件是 ：作用在一 部分 电介质上的电场强度 ，超过该部分 电介质的耐 受电场强度。作用电场强度超过耐受电场强度有三 种可能 ： 一是作用 电场强度过高； 二是耐受电场强度 过低 ； 三是二者同时出现。 通常二者同时出现 的可能 性更大。 形成电流型局部放电的基本条件是 ：受电动力 或机械力的作用 ， 导体 中的电流被迫进入电介质。 2 2 局 部放 电 的主 要名 词术语 ( 1 ) 局部放 电： G B 1 0 9 4在绝缘试验的附录中定 义 ， 局部放电( P D) 是指引起导体之 间的绝缘只发生 局部桥接的一种放电 ( 不适用于变压器的全部局部 放电) 。 ( 2 ) 视在放电量 q： 是指被测放 电量看作等同注 维普资讯 入的已知电荷量 ， 单位为 p C。 蠢 珏 基 第4 5 卷 ( 3 ) 起始 电压 ： 是指局部放 电量超 过某一指 定值时的最低电压值 。 ( 4 ) 熄灭 电压 ： 是指局部放电量小于某一指 定值时的最高电压值。 2 3局部 放 电的各 种测 量方 法 根据局部放电过程 中产生的各种物理现象 ， 出 现了两大类测量方法。 ( 1 ) 电量检测法 。在工程上 采 用 的电量检测方法 有下列三种 ： 无 线电干扰 电压法 ( R I V) ； 脉 冲 电流法 ( E R A) ； 特高频 电磁波法 。 ( 2 ) 非 电量检测法 。非 电量检 测法也有三种 ： 测声法 ： 测 量声 波或超声波 ； 测光法 ： 测量 红外 线 、 紫外线 或可见光 ； 测气法 ： 分 析油 中乙炔和氢气含量。 以上 6种 方法 中 R I V法在欧 美用的较多 ， 但由于 R I V法测得 的 值是由 P D脉 冲的转换量和重复率 决定的， 测得 的 R I V值不能直接转 换成 p C表示的视在放电量 ，因此 形接法 ， 将其中的任一个线路端子接地。 试验电源一般与低压绕组连接。对于三角形接 法 的低压绕组 ，为避免线路端子的电压超过 1 5倍 额定对地电压 ， 应采用“ 对称加压” 。 即低压绕组线路 端子的对地电压 ， 一端为正， 另一端为负。 3 3施加 电压 的程 序 和试验 电 压值 A C S D和 A C L D施加 电压的顺序 以 A、 B、 C、 D、 E表 示 ， 如 图 l 所示 。 C A = 5 mi n B = 5 mi n C = 试验时间 DN6 0 rai n ( 对 于 3 0 0 k V) 或 3 0 mi n ( 对于 U 3 0 O k V) E = 5 m i n 图 1 感应试验施加电压 的顺序和 时间 F i g 1 Vo l t a g e s e qu e n c e a n d t i r a e i n i n d u c e d t e s t 该方法已逐步被脉冲电流检测法取代。测光法不适 合于变压器的局部放电测量。 3变压器局部放电测量试验的标准方法 3 1 变压器局部放电测量试验的性质和类别 变压器局部放电测量试验是带 有局 部放 电量 测量的感应耐压试验。由于在试验过程 中自始至终 测量局部放电， 是可以避免破坏的破坏性试验。 变压器的感应耐压试验分长时( A C L D) 和短时 ( A C S D)两类。A C S D试验一般要进行局部放电测 量。A C L D试验都要进行局部放 电测量。 3 2试验 的接 线方 式 感应耐压试验一般是在 低压绕 组端子上施加 正弦波的交流电压 。试验电压的频率大于 2倍额定 频率 ( 5 0 H z ) ， 以便满足额定试验 电压 的要求 ， 并避 免试验时励磁电流过大。 试验 的接线方式应尽 可能符合变压器 的实际 运行状况 ， 使 被试相 的纵绝缘 、 对地绝缘 以及相 间 绝缘都受到考核。 例如 YN d联结组的三相双绕组变 压器， 试验时 Y N绕组的中性点接地 ， 被试线路端子 的电压为试验电压 ，其他相线路端子的电压为 1 2 试验电压。对于三绕组变压器 ， 若为星形接法 ， 被试 和非被试绕组的中性点接地 ； 如非被试绕组为三角 阶段 A、 B和 E 的加压 时 间均 为 5 m i n ，阶段 C 的加压时间为 1 2 0 x 额定频率， 试验频率 ( s ) ， 但不少 于 1 5 s 。阶段 D的加压时间， 对于 A C S D为 5 m i n ； 对 于 A C L D按 电 压 等 级 ， 3 0 0 k V 为 6 0 mi n ， U m 3 0 0 k V为 3 0 mi n 。 阶段 A和 E施加的电压为 1 1 一 。阶段 B 和 D 施 加 的 试 验 电 压 ： A C S D 相 对 地 为 1 3 、 3， 相间为 l - 3 U m ； A C L D相对地为 1 5 一 。 阶 段 C施 加 的试 验 电压 U 1 ： A C S D相 对地 和相 间均 为 额定 短 时 感 应 耐压 电压 ； A C L D相 对 地 为 1 7 、 丁 。 3 4视在电荷量的测量方法 测量局部放电的检测阻抗 ，通过电容器与被测 绕组的线路端子连接 。 对于电容式套管出线 ， 可以利 用套管芯子的电容。 对于非电容式套管出线 ， 应外加 高压耦合电容器 。检测阻抗通过高频电缆连接到局 部放电测试仪上 。 在加试验电压之前 ，使用标准方波电压脉冲发 生器 ， 通过 串接 的分度电容 c 0 ， 向被测相线路端子 注入 已知 的电荷量 g 0 = c 0 ，其中 为方波电压幅 值( V) ， 用以检查测试线路是否正常 ， 并作为砝码为 实测局部放电水平定量。 3 5 试验结果的判断 维普资讯 8 期 董 宝 华、 何 平： 油 浸式 电 力 变 压 器 旦 墅 墼 皇 量 塑 箜 在 G B 1 0 9 4中， A C L D或 A C S D试验时进行局部 放电测量 ， 目的是发现绝缘缺陷。在施加试验 电压 的 D阶段 ， 应连续地观察局部放 电水平 ， 并每 隔 5 mi n记录一次。如果满足下列要求 ， 则试验合格 。 ( 1 ) 试验电压不产生突然下降。 ( 2 ) 在试验 电压 下的长时试验期间 ， 局部放 电量的连续水平不大于 5 O O p C。 ( 3 ) 在试验电压 下 ， 局部放电不呈现持续增 加的趋势， 偶然出现的较高幅值脉冲可以不计人 。 ( 4 ) 在 1 1 、 丁 下， 局部放 电量的连续水平不 大于 1 0 0 p C 。 只要不发生击穿并且不 出现长时 间的特别 高 的局部放电， 则试验是非破坏性 的。 以上 的简要介绍说明 ： 局部放 电的实质 ， 是电 介质中的一部分原子或分子 ， 产生 电离和去电离的 一 种运动形式。进行测量局部放电试验并监视放 电 量 ， 对检验变压器的绝缘性能有突出的优越性。 4变压器局部放电的类型 变压器中的放 电可以分为两类 ： 一是贯穿性放 电 ， 是指绕组的工作导体之间或对地 由电弧短接引 起的放 电 ； 二是局部放 电， 是指贯穿性 放电以外 的 所有放电。据此定义变压器 中的局部放电 ， 可 以分 为下 列 5种 。 4 1 气隙放电 变压器内的气体 以三种形态存在 ， 一种是单个 分子溶解于油中；二是少数分子聚集成微小气泡 ， 悬浮于油 中； 三是很多分子集聚的大气泡。纯油 中 的大气泡是不稳定的 ， 很快会上升到油面 以上。产 生局部放 电的气泡是相对静止的 ， 主要有下列两种 形态 。 ( 1 ) 密封于固体内的气泡。例如 ， 铁心环氧绑扎 带内的气泡、 胶粘层压纸板中的气泡以及漆瘤 中的 气泡等。 ( 2 ) 油 和固体 ( 固体绝缘或金属 ) 包 围的气泡 。 例如 ， 纸板夹层中的气泡、 引线绝缘内的气泡 、 固体 绝缘阻挡的气泡 以及套 管升高座上 角等 窝藏的气 泡等。 所有气体 中发生 的局部放 电均称为气隙放电。 其 中放 电量大的气隙放 电是气泡放电 ， 以下按 习惯 称气泡放 电。 在变压器绝缘 的单元体积 内， 电场分布与绝缘 介质的介 电常数成反 比， 气体 的介电常数小于油介 电常数的 1 2 ，所以气体 中的电场强度 比油中的要 高两倍 以上 ； 而气体的耐 电场强度 比油纸绝缘要低 很多 ， 从而使气泡特别容易发生局部放电。 气体放 电能否消失 ， 取决于气体的扩散。 对于被 密封的气泡( 例如铁心环氧绑扎带内的气泡) ， 没法 扩散 ， 一旦发生放 电， 放电量相 当稳定 ， 所 以只能用 加屏蔽 的方法来消除 。例如一台 2 2 0 k V五柱变压 器 ，未加屏蔽前 A相 q = 4 5 O O p C， B相 q = 8 0 p C， C相 q = 9 5 O O p C 。 旁轭加屏蔽后 ， 三相的 q均小于 1 0 0 p C。 油纸绝缘有一定的透气性 ，被阻挡的气泡会逐 渐扩散。 气泡消失的时间与扩散 的难易程度有关。 容 易扩散的气泡 ， 在试验过程中就可能消失 ， 其表现为 放电量逐渐减少 ； 不太难扩散 的气泡 ， 静放几天后复 试时 ， 放电量就会明显减少 ； 很难扩散的气泡 ， 静止 或运行几个月后 ， 放电量才能明显减少。 变压器内的大放电量值 的气泡放 电，一般都会 消失； 但小量值的气泡放电在所难免。 气泡放电在气 体分子 电离和去电离的限度内时，不引起油纸绝缘 的分解， 属于非破坏性放 电。 所以 G B 1 0 9 4没有规定 q为 0 ， 而只规定在 1 5 、 3试验电压下 q不大于 5 O O p C ， 在 1 1 、 3试验电压下 q不大于 1 0 0 p C 。 气泡放电的电荷量与气泡体积的大小和其 中的 电场强度有关 ， 真实放 电量超过 1 0 4 p C也是可能的。 如果发生恶性循环， 引起油或纸分解 ， 放电量便会不 断增加 ， 则不再属于非破坏性的气泡放电。 所以在进 行测量局部放 电试验时， 不允许放电量不断增加。 气 泡放电转变为破坏性放电的判断准则，不是放电量 的大小 ， 而是有否引起油纸绝缘分解。 切实可行 的办 法是进行油中溶解气体分析 ( D G A) ， 如果油中特征 气体不存在乙炔 ， 则属于非破坏性的气泡放电。 4 2悬浮放 电 变压器 内导体 的正常电位是 固定且可知的 ， 对 于电位不 固定而又未知的导体 ，称为悬浮电位导体 ( 简称悬浮导体 ) 。 悬浮导体引起的局部放电， 简称悬 浮放 电。 变压器内的悬 浮导体并不都能形成悬 浮放 电， 因为需要具备下列两个条件才有可能形成悬 浮放 电 。 ( 1 ) 悬浮导体处于电场 中， 按电容分压取得一定 的电位 ， 当体积足够大时能积蓄一定 的能量。 ( 2 ) 悬浮导体 的存在引起电场畸变 ， 使局部绝缘 上的作用电场强度超过其耐受 电场强度。 下列事例是典型的悬浮放 电。 【 例 1 】 某 5 0 0 k V电抗器， 投运前没有进行测 量局部放电量试验。 绕组上遗忘一把尖头小刀， 处于 带电导体和油箱之间， 按电容分压对地产生电位差 ， 刀尖又使 电场畸变 ， 引起刀尖处发生悬浮放 电。 当刀 维普资讯 童 垄 蔓 苤 堡 垒 鲞 尖 附近的固体绝缘碳化 以后 ，电场畸变 的程度减 发生局部放电。其结局有两种可能 ：一是 自愈性放 轻， 局部放电便停止了。 电， 放电将微粒烧掉或打散 ， 尖端消失。但在油中产 【 例 2 】 某 5 0 0 k V单相变压器的旁轭电屏蔽中 生以乙炔为主的特征气体。 例如， 某 3 6 0 M V A 2 2 0 k V 的一条薄铜带开焊 ， 断下 的一段铜带介于高压绕组 发 电机变压器 ， 联结组标 号为 Y N d l l ， 低压绕组不 和电屏蔽( 接地体 ) 之 间 ， 按 电容分压关 系， 在焊缝 接地 。低压套管下瓷套表面发生潜在尖端放电。油 裂 口出现电位差 ；焊锡形成 的毛刺又使 电场畸变 ， 中出现乙炔 占特征气体量的 2 8 。发生一次性放电 于是在正常运行电压下便发生悬浮放 电， 并使油分 以后 ，跟踪在线检测局部放电，没有发现再发生放 解产生乙炔。但当毛刺被烧掉 以后 ， 放 电停止 。在 电。 另一种可能是潜在尖端放电起了“ 点火” 作用 ， 激 1 5 、 丁 试验电压下 ，放 电再次发生。放 电量很 发贯穿性放 电，引起在正常工作电压下发生突发性 大 ， 超声波信号也很明显 ， 放 电点很容易地被准确 绝缘事故。例如 ， 某 1 2 0 MV A 2 2 0 k V变压器 ， 正常运 侍 行中跳闸。内检发现 3 5 k V引线裸铜排烧坏 ， 油箱内 至于其他经常发生的套管均压球悬浮放 电， 金 有二块棉布。 经分析 以及模拟试验证实 ， 是裸铜排相 属异物悬浮放电， 机理相同 ， 不再一一列举 。 间飘浮湿棉纱 ， 发生尖端放电后 ， 激发相间短路。 变压器内的悬浮放电信号波形 ， 并不像简单的 在变压器中油流过绝缘纸时 ，将产生接触性电 模拟试验那样规律和稳定 。因为变压器 内的悬浮放 荷分离 ， 其中包括摩擦起 电。电离后油带走正离子 ， 电 ， 在发生前后伴 随有气体 ， 不可能是纯粹的油隙 而纸吸附着负离子， 形成电荷的积聚。 其趋 向有两种 击穿 可能 ， 一般是不断泄漏 ， 起 电和泄漏 自行平衡 ， 个别 悬浮放 电的放 电量可能有几百 p C到几万 p C 。 情况才发生放电。因为 AF O F冷却的变压器都有油 变压器 中悬浮放 电的危害性与发生放电 的部位有 流带电现象 ， 有的油中电荷密度相当大 ， 但并不一定 关。经验证明 ， 经过测量局部放 电试验投运的变压 发生放 电。 原因是发生放电需要有条件 ： 一是 电荷积 器 ， 绕组上不可能存在金属异物 ， 所 以不会发生损 聚的形状不规则 ， 尖角部分电场强度相当高 ， 另一是 伤绕组绝缘 的悬浮放电 ， 也就没有可能 引起突发性 犹如雷云对地放 电， 需有地面尖端产生的迎面先驱。 绝缘事故。由于变压器在运行 中受力的作用 ， 部件 变压器中存在的水分 和导 电性 杂质 形成 的潜在尖 松动或断裂引起悬浮放电是经常发生的。 端 ，则 为积聚 电荷 的放 电创造 了条件 。例 如 ， 某 4 3尖端放电 2 4 0 MV A 2 2 0 k V发 电机变压器 ， 听到放 电响声 ， 接收 尖端是尖形电极的简称。变压器内的尖端可分 到放 电信号 ， 证 明确实存在油流带电引起的放电。 经 为两种 ： 一种 叫做 “ 可见尖端” ， 是指曲率相当大的 内部进行清洗并真空注油后 ， 油泵照开 ， 不再发生放 金属电极( 包括大曲率固体绝缘 件的尖端) ； 另一种 电。 其他确实存在油流带电引起放电的变压器 ， 内部 叫做“ 潜在尖端” ， 是指导体和半导体微粒排列成线 都有不清洁或受潮的现象。 由此可见 ， 油流带电引起 状 ， 形成很尖锐的电极。 放 电， 实际上是一种潜在尖端放 电。 位于电场 中的尖端 ，不论其本身的电位高低 ， 在变压器设 计制造时将尖端 圆形化 或加均压 包括处 于地 电位 ， 都会 引起 电场 畸变 ， 使尖端附近 罩 ， 其 目的在于防止尖端放 电。 特别是通过测量局部 的电场强度增大， 这种作用称为尖端效应。由尖端 放 电试验投运的变压器 ，不可能在运行 中再发生可 效应引起的局部放电， 简称尖端放电。 见尖端放电。 但对防止出现潜在尖端放电 ， 需要足够 当尖端附近的电场强度达到该处 的电介质击 重视。 穿强度时 ， 才可能发生放电。但在变压器内， 电介质4 4夹层放电 的击穿强度不一定等于油的击穿强度 。因为尖端附 变压器绝缘结构中有许多夹层 ( 或称夹缝 ) ， 就 近可能集结水分和气体 。例如 ， 某 2 2 0 k V变压器的 已发现过局部放电的夹层而言 ，有成型角环之间夹 压钉销子伸 出后 ， 正对着 l l O k V引线 ， 形成 典型的 层 、 成型角环和纸筒之间夹层、 成型角环和静电环之 针一柱电极。 在 1 5 、 丁 试验电压下 ， 滞后 5 mi n 间夹层 、垫块和纸筒之间夹层 、撑条和纸筒之间夹 6 m i n才出现上万 p C的放电量 ， 引起油分解 ， 产生乙 层 、匝绝缘和垫块之间夹层 、匝绝缘和撑条之间夹 炔和氢气。但计算证明 ， 销子头部的最大电场强度 ， 层 、相邻导线匝绝缘之间夹层以及引线绝缘和线夹 并未达到足以使油击穿的程度 。 之问夹层等。夹层有集积水分或其他极性分子的作 由导 电性微粒 ( 包括水分和离子等 ) 沿 电场方 用 ， 称为夹层效应。由夹层效应引起的局部放电， 简 向排列形成的细线 ， 尖端效应更 明显 ， 所以更容易 称夹层放 电。纸板间的夹层放 电痕迹如图 2所示 。 维普资讯 8 董宝华、 何 平 ： 油浸式电力变压器的局部放电测量试验( 上 ) 3 7 图 2纸板 间的夹层放电痕迹 Fi g 2 Di s c h a r g e t r a c e b e t we e n p a p e r p l a t e s 夹层容易发生局部放电有下列几个原因。 ( 1 ) 油纸的介 电常数 比油的介 电常数大 ( 当纸 中含水量时更大 ) 很多 ， 电场强度 与介 电常数成反 比，所以夹层油膜中的电场强度比纸中的高得多 。 当存在尖端 时 ， 例如垫块的尖角接触纸板 ， 则局部 电场强度更高。 ( 2 ) 变压器 内总是有一定 的水分 。纸 中水分 0 5 和油中水分 1 0 p L L是很高的水平 ，在这种水 平下 ， 对于大型电力 变压器 ， 内部的含水量不少于 2 5 k g 。运行时间长的变压器内部的含水量肯定是要 超过 2 5 k g的 。 ( 3 ) 水是极性分子 ( 介 电常数 e = 8 1 5 ) ， 高 电场 对它有很强 的吸引力 ， 水分不断地向高 电场区域集 结 ， 当局部绝缘 中的含水量达到一定程度时 ， 便 发 生局部放电。放电引起纸纤维裂解 ， 增加 了水分的 集聚， 形成恶性循环 。 由于水分集聚需要一定的时间，所 以夹层放 电 的起始都有滞后性 。 发生夹层放电的起始时间 ， 不但 与含水量有关 ， 还与温度有关 。 对于试验中的冷态变 压器 ， 滞后时间为几分钟或几十分钟 ； 对于运行中的 变压器 ， 由于温度对水分的集聚有驱散作用 ， 滞后时 间差别很大。 例如含水量很多的变压器 ， 起始时间约 3年 4年 ； 含水量 比较多的变压器约 8年- 1 0年 ； 含 水量不多的变压器 ( 油中水分保持 1 0 m g k g ) ， 尚未 发生过夹层放 电。 运行 中的变压器发生夹层放 电， 大 多数是在停运后恢复运行时或在凌晨。 夹层局部放 电的发展趋势及后果有下列 5种 情况。 ( 1 ) 匝绝缘间贯穿性放电。纠结式绕组 匝间的 工作 电场较高 ， 为集 聚水分 、 发生夹层放电提供 了 条件 ， 所以经常由夹层放 电引起匝绝缘事故。例如 ， 某 2 2 0 k V发电机变压器 ， 纠结线 匝工作 电场强度为 1 7 k V ， mm， 在工作 电压下突然发生匝绝缘事故 。同 样的事故 ， 在各种电压等级 ( 包括 5 0 0 k V) 纠结式绕 组变压器上曾发生过许多次。 ( 2 ) 段间绝缘间贯穿性放电。 段间( 俗称饼间) 内 油道垫块上的工作电场较高 ， 垫块与匝绝缘 间、 匝绝 缘与撑条间 、或垫块表面容易集聚水分并发生夹层 放电， 因而在工作电压下突然发生绝缘事故。例如 ， 某 1 2 0 MV A 2 2 0 k V变压器 ， 在工作 电压下 ， 高压绕 组内侧发生段间绝缘间贯穿性放 电，引起变压器跳 闸事故 。同样的事故 ， 不仅在其他 2 2 0 k V变压器上 ， 而且在 l 1 0 k V变压器上都发生过多次。 ( 3 ) 低压绕组引线夹表面贯穿性放电。 低压绕组 用铜排作 引线时 ，铜排上包三层 0 5 mm厚的纸板 ， 再用导线夹固定。当铜排与包的纸板之间发生夹层 放电时 ， 会将纸板击穿 ， 引起线 夹表面贯穿性放 电， 形成相 间短路。例如 ， 某 3 6 0 MV A 2 2 0 k V发 电机变 压器 ， 停运后重新投运不 久 ， 在额定 电压 ( 2 0 k V) 下 便发生线夹表面贯穿性放电 ， 引起低压相间短路 ， 变 压器烧毁。 事故后对引线结构的原形进行模拟试验 ， 在 不 发生 夹层放 电的情 况 下 ，相 间击 穿 电压 为 2 8 0 k V。由此可见夹层放 电对激发贯穿性放电的严 重性 。 ( 4 ) 沿围屏贯穿性树枝状放电。 围屏是包围绕组 的纸 板 ，沿 围屏 树 枝状 放 电 ，是 由夹 层发 生放 电开 始 ， 然后放 电沿纸板蔓延 ， 引起纸纤维碳化 ， 形成树 枝状放电痕迹 。这是由支撑高压绕组 出线的长垫块 与 围屏之 间的夹层 ， 发 生夹 层放 电开 始 ， 然后逐 步 蔓 延 ， 最后发展成对地的贯穿性放 电， 形成主绝缘放电 事 故 。 ( 5 ) 沿纸板非贯穿性树枝状放电。 树枝状放电除 了在围屏上发生外 ，还有其他纸板 ，如角环和撑条 等。 所有这些部位的树枝状放电 ， 在未形成贯穿性放 电之前被发现 ， 便是沿纸板非贯穿性树枝状放电。 例 如 ， 某 5 0 0 k V变压器高压绕组的内纸筒纸板角与下 角环接触处 ， 在运行 中先发生夹层放电， 然后蔓延成 树枝状放电。 在未形成贯穿性放电之前 ， 通过测量局 部放 电量 试验 被发 现 。 由于放 电在两 张重 叠 的纸 板 之间蔓延 ， 每张纸板上的放电痕迹是完全相同的。 在工厂进行变压器局部放电测量试验时 ，当夹 层放电开始蔓延 ， 便 出现很大的放电量。 一般在未形 成贯穿性放电之前 ， 即停止试验 ， 所以只存在非贯穿 性树枝状放 电。所有大量贯穿性树枝状放电引起纸 绝缘的损伤 ， 都是不可逆的 ， 对绝缘性能都有危 害， 所 以对夹层放电要特别注意防范。 4 5“ 驱流 ” 放 电 “ 驱流” 放电是电流型放 电， 是电流从导体被驱 逐到电介质 中的一种物理现象 。进人电介质的局部 维普资讯 妻 珏 暑 电流密度很大时 ， 使局部 电介质 电离 ， 形成等离子 体 ， 表现为电火花或 电板。最通俗易懂 的例子是 电 焊 ， 先是 电焊条紧贴焊件接通 电流 ， 然后焊条离开 焊件 ， 便在空气 中出现电弧。这对于电焊条和焊件 是两电极 间的贯穿性放 电， 而对于空气介质 ， 也只 是局部放电。 从绝缘击穿的角度 ， 传统的观念只关心上述的 4种电场型局部放 电， 但在变压器中 ， “ 驱流” 放 电频 繁 出现 ， 是不能忽视的。具代表性 的实例如下。 ( 1 ) 某 l l O k V变压器高压绕组的 4股并绕导线 ， 其中一股 的焊头开焊 ， 在发生 出 口短路 时引起 “ 驱 流” 放电。油中乙炔含量由 0突然增加到 8 - 3 。 ( 2 ) 某 2 2 0 k V变压器 ， 高压绕组并联导线 的股 间绝缘 ， 存在许多具有一定导电性的杂质。在变压 器负载时 ， 漏磁场在并联导线的股间感应电势( 空 载时不发生) ， 通过导电杂质流过环流。当导电杂质 被烧断 ， 环流进入油中， 便形成驱流放电。油的绝缘 强度恢复以后 ， 放电停止 。放 电脉冲的次数与杂质 的数量有关。由于杂质的大小和分布是不均匀的 ， 在线检测到的局部放 电信号有 随机性 ， 但在油中产 生的乙炔是越积越多。 ( 3 ) 某 2 4 0 MV 2 2 0 k V发 电机变压器 ， 上铁轭 拉带非接夹件端螺杆的绝缘套长度不足 ， 因变压器 运行中的振动 ， 使裸露 的螺杆 与铁轭的边缘间歇性 的接触。由于夹件是接地的 ， 螺杆与铁轭接触时 ， 便 形成铁 心多点接地 ， 产生环流 ； 螺杆 与铁轭 不接 触 时 ， 环流进入油中， 形成“ 驱流” 放电 ， 产生 的乙炔 占 特征气体的 3 7 - 3 。 ( 4 ) 某 2 4 0 MV A 5 0 0 k V发电机变压器 ， C相高压 套管的均压球用三个螺栓与套管下端连接。运行中 的振动使一个螺栓脱 落 ， 另一个螺栓松动 ， 只有一 个螺栓连接。油中出现以乙炔为主的特征气体。停 运后对变压器进行局部放电测量试验 ， 没有发现存 在局部放 电。但在变压器重新投运后 ， 照样产生气 体。 用测量超声波的仪器进行局部放 电定位 ， 确定 C 相高压套管下端存在放电。检修时按所定位置找到 了放电点。这不是悬浮导体放电所能说 明的， 因为 均压球与套管下端还是连接的。问题在于两个螺栓 一 紧一松 ， 被紧固的两个金属平面没有 紧贴 。两个 “ 摹 屯 摹 屯 摹 屯 摹 屯 “ 摹 屯 摹 屯 摹 屯 摹 屯 4 5卷 金属平面与两个一高一矮的螺栓 ，形成一个三角形 的闭环。 闭环耦合引线中电流产生的漏磁通 ， 感应出 环流 。 变压器运行中的振动 ， 使闭环中的环流时通时 断 ， 便产生 “ 驱流” 放电。 ( 5 ) 某 2 6 MV 5 o 0 k V单相变压器 ， 在正常运行 中轻瓦斯发信号 ，油 中出现 乙炔 ，占特征气 体的 3 5 。内检查明 ， 由于压钉碗的绝缘在运行 1 4年后 损坏 ，压钉与钢压板接通 ，形成耦合主磁通的短路 环 ， 产生很大的环流 ， 钢压板与夹件的连接片因过热 被烧断。在连接片烧断的过程 中， 产生“ 驱流” 放电。 ( 6 ) 某 2 2 0 k V发电机变压器低压绕组 的相 电流 为 l l 5 5 0 A， 绕组 出线与套管的连接为平板搭接 ， 其 中有两个引线端子的平板一个角上翘 ，与套管的导 电平面形成一个油角。大电流的趋肤效应将一部分 电流驱逐到油角中， 成为驱流放电。 使油角上下的金 属表面留下放电烧伤痕迹。 电流趋肤效应引起驱流放电的实例是 ，变压器 空载合 闸时， 上 、 下节油箱之间发生的放电。 ( 7 ) 某 2 5 0 MV 5 o 0 k V单相联 络变压器 ， 油箱 磁屏蔽采用在屏蔽上打孔 ，用加绝缘的螺栓固定在 油箱上的办法。变压器在运行 中引起螺栓上的绝缘 损坏 ， 使一部分磁屏蔽发生多点接地 ， 漏磁场在多点 接地的磁屏蔽中产生环流。由于磁屏蔽与螺栓的接 触因振动而不稳定 ， 环 流时通时断 ， 形成“ 驱 流” 放 电。 磁屏蔽 的螺孔有 l 3处放 电烧伤 ， 油中出现乙炔 ， 占特征气体的 5 0 。 ( 8 ) 许多铁心带尖角的变压器 ， 在运行 中一部分 硅钢片的尖角烧化， 油中出现少量乙炔 ， 也是因为发 生 了“ 驱流” 放电。 导线间的“ 驱流” 放电， 会使匝绝缘损伤 ， 引起匝 绝缘事故。 其他“ 驱流” 放电将使油分解产生乙炔 ， 但 不会引起突发性绝缘事故 。 变压器 内部几种常见放电类型的实物照片如图 3 一 图 6所 示 。 综上所述 ， 变压器中的局部放电分为气泡放电、 悬浮放电、 尖端放电、 夹层放电和“ 驱流” 放电。在解 决局部放电问题时 ， 必须首先认清局部放电的类型 ， 然后采取相应的措施 。 ( 待续 ) “ 摹 屯 “ 摹 屯 “ 摹 屯 “ 摹 屯 摹 屯 瑞典建立世界首个增效节能特高压试验中心 世界 首个 增效 节能特高压试验 中心近 日在瑞典路 得 维 克 ( L u d v 1 k a ) 建立 ， 其可 对 8 0 0 k V的直 流输 电技 术进行 长 期测试。 试验中心的测试 电压为 D C 8 5 O k V ， 可测试设备包 括 “ 摹 屯“ 摹 屯 “ 摹 屯 摹 屯 “ 摹 屯 变压器 、 变压器套管 、 穿墙 套管、 旁路 断路器 、 避 雷器 、 滤波 电 容 、 分压器 、 R ，电容器 、 隔离开关 、 光缆和柱形绝缘子。 维普资讯 第 4 5卷 第 9期 2 0 0 8年 9月 囊 珏 器 删： V o 1 4 5 No 9 S e p t e mb e r 2 0 0 8 油浸式电力变压器的局部放电测量试验( 下) 董宝华 ， 何 平 2 ( 1 保定天威保变电气股份有限公司 ，河北 保定 0 7 1 0 5 6 ； 2 保定天威新域科技发展有限公司，河北 保定 0 7 1 0 5 6 ) 中 图分 类号 ： T M4 0 6 文献 标识 码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 1 8 4 2 5 ( 2 0 0 8 ) 0 9 0 0 6 0 - 0 4 5局部放电测量试验的应用 5 1 用高 频脉 冲 电流 测 量 ( E R A) 法测 量 局 部放 电 时须注 意的 问题 ( 1 ) 施 加 电压 的正 确性 。变压 器感 应耐 压试 验 时 ， 为 了防止铁心饱和 ， 允许使用 比额定频率更高 的试验 频率 。对 于高 电压 试验 ， 频率 为 5 0 Hz - 4 0 0 H z 的电压称为工频电压。 在工频试验 电压和 5 0 H z 工作 电压作用下 ， 局 部放电的起始放 电电压和电荷量与试验 电压之问 并不 存在 一定 的关 系。 实践证 明 ， 1 3 U 、 3 电压下 的视在放电量 q 3 0 0 p C ，并不能保证在 1 5 U 、 3 电压 下 q 5 0 0 p C。所 以在 G B1 0 9 4 3 2 0 0 3中取 消了 1 3 、 3 时 q不 大于 3 0 0 p C规 定 。 图 3焊接不良引起的尖端放 电 Fi g 3 Ti p d i s c h a n g e b e c a u s e b a d we l d i n g 图 4夹 层 放 电 F i g 4 Di s c h a r g e i n s a n d wi c h 图 5匝 间放 电 Fi g 5 Di s c h a r g e b e t we e n t u r n s 图 6螺母松动引起 的放 电 Fi g 6 Di s c h a r g e d u r i n g n u t l o o s e n e s s 为 了使 E R A试验 结 果具 有 更好 的可 比性 和更 高 的有效性 ，重复试验的每次试验 电压应保持与 G B 1 0 9 4 3 2 0 0 3的规 定相一 致 。 由于试 验 电压 的升 压 系统 难 免有 容 升 ， 试 验 电 压应以高