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局部放電主要是變壓器在高電壓的作用下,其內(nèi)部絕緣發(fā)生的放電,。這種放電只存在于絕緣的局部位置,,不會(huì)立即形成整個(gè)絕緣貫通性擊穿或閃絡(luò),所以稱(chēng)為局部放電,。局部放電很微弱,,靠人的直官感覺(jué),如眼觀耳聽(tīng)是不容易發(fā)現(xiàn)的,,只有靈敏度很高的檢測(cè)儀器和*檢驗(yàn)手段才能將其檢測(cè)出來(lái),。
變壓器局部放電是指發(fā)生在兩點(diǎn)電之間但并未貫穿電的放電,它是由于設(shè)備絕緣內(nèi)部存在弱點(diǎn)或生產(chǎn)過(guò)程中造成的缺陷,,在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象,。它表現(xiàn)為絕緣內(nèi)氣體的擊穿、小范圍內(nèi)固體或液體介質(zhì)的局部擊穿或金屬表面的邊緣及尖角部位場(chǎng)強(qiáng)集中引起局部擊穿放電等,。若電器設(shè)備的絕緣在運(yùn)行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電,,這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)會(huì)使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴(kuò)大,后導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊穿,。
1.局部放電的產(chǎn)生原因
變壓器的絕緣結(jié)構(gòu),,內(nèi)部存在氣泡(氣隙)、油隙和絕緣弱點(diǎn)是不可避免的,。這些氣泡(氣隙),、油隙和絕緣弱點(diǎn)通常是在變壓器制造過(guò)程中形成的,。如油浸式變壓器,在其制造過(guò)程中,,由于浸漆,、干燥和真空處理不*,在產(chǎn)品所用的電木筒內(nèi),、絕緣紙板內(nèi),、絕緣紙層間不可避免地會(huì)形成一些空腔。當(dāng)絕緣油不能*浸入空腔時(shí),,空腔內(nèi)就會(huì)存在氣泡(氣隙),。又如絕緣油本身質(zhì)量有問(wèn)題或絕緣油處理不好等,那么注入變壓器中的絕緣油內(nèi)部也會(huì)存在一些氣泡,。由于氣體的介電系數(shù)比油,、紙等絕緣材科的介電系數(shù)小,所以,,氣隙承受的電場(chǎng)強(qiáng)度比油,、紙絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度高。當(dāng)外施電壓達(dá)到某一定值時(shí),,這些氣隙就會(huì)首先發(fā)生局部放電,。另外,油紙絕緣內(nèi)的油膜,,油隔板絕緣結(jié)構(gòu)中的油隙,,特別是“楔形”油隙,金屬部件,、導(dǎo)線(xiàn)等處的尖角,、毛刺,電場(chǎng)集中,、場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高的局部區(qū)域等也都容易產(chǎn)生局部放電,。
2.局部放電的危害
變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中的局部放電,尤其是放電量較大的油紙絕緣表面產(chǎn)生的局部放電,,將對(duì)變壓器的絕緣造成破壞,。其破壞情況有兩種,一是放電質(zhì)點(diǎn)對(duì)絕緣的直接轟擊,,造成局部絕緣的損壞,,并逐步擴(kuò)大,直至使整個(gè)絕緣擊穿,;二是局部放電產(chǎn)生的熱量,、臭氧和氧化氮等活性氣體的電化學(xué)作用,造成局部絕緣腐蝕老化,介質(zhì)損耗增大,,電導(dǎo)增加,,后導(dǎo)致絕緣熱擊穿。
局部放電對(duì)絕緣的危害程度,,一方面取決于局部放電的強(qiáng)度,,如放電量大小、放電能量大小,、放電次數(shù)等,,另一方面取決于絕緣的耐放電性能和局部放電作用下對(duì)絕緣的破壞機(jī)理。所以,,局部放電對(duì)絕緣的危害,,終將導(dǎo)致變壓器的絕緣壽命降低,并直接影響變壓器在長(zhǎng)期工作電壓作用下的安全可靠運(yùn)行,。
3.局部放電故障的表現(xiàn)形式
電力變壓器主要采用油-紙屏障絕緣,,這種絕緣由電工紙層和絕緣油交錯(cuò)組成。由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、絕緣很不均勻,。當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng),局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高,,工藝不良或外界原因等因素造成內(nèi)部缺陷時(shí),,在變壓器內(nèi)必然會(huì)產(chǎn)生局部放電,并逐漸發(fā)展,,后造成變壓器損壞,。
電力變壓器局部放電主要表現(xiàn)形式:
(1)繞組中部油-紙屏障絕緣中油通道擊穿,。
(2)繞組端部油通道擊穿,。
(3)絕緣導(dǎo)線(xiàn)的引線(xiàn)絕緣、搭接絕緣,、相間絕緣與油的間隙擊穿,。
(4)線(xiàn)圈間(匝間、層間)縱絕緣油通道擊穿,。
(5)絕緣紙板圍屏等的樹(shù)枝放電,。
(6)其他固體絕緣的爬電。
(7)絕緣中滲入的其他金屬異物放電,。
(8)固體絕緣材料的電老化,。
1)局部放電引起絕緣材料分子結(jié)構(gòu)的破壞。
2)放電點(diǎn)熱效應(yīng)引起絕緣的熱裂解,,增大了介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗,,并產(chǎn)生惡性循環(huán),加速老化過(guò)程。
3)放電過(guò)程生成的臭氧,、氮氧化物遇到水分子生成硝酸腐蝕絕緣體,,導(dǎo)致絕緣性能劣化。
4)放電過(guò)程的高能輻射,,使絕緣材料變脆,。
5)放電時(shí)產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣體開(kāi)裂,并形成新的放電點(diǎn),。
4.變壓器局部放電的典型結(jié)構(gòu)探討
4.1引線(xiàn)
變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中,,引線(xiàn)布置很多。引線(xiàn)與引線(xiàn)之間的電場(chǎng)分布不均勻,。相同條件下,,兩根引線(xiàn)相互垂直比平行布置的大電場(chǎng)強(qiáng)度高出10%左右,高壓繞組首端引出線(xiàn)對(duì)箱壁以及對(duì)其外部的調(diào)壓繞組,,也是電場(chǎng)集中易產(chǎn)生局部放電的區(qū)域,。
4.2端部絕緣構(gòu)造
超高壓電力變壓器端部絕緣結(jié)構(gòu)中通常在繞組端部加裝防靜電環(huán),但防靜電環(huán)與線(xiàn)圈端部間形成的楔形油隙為電場(chǎng)集中區(qū)域,。
4.3變壓器內(nèi)部金屬凸突面
如油箱內(nèi)壁的焊接縫及附著在其上的焊渣,,引線(xiàn)焊接時(shí)留下的尖角毛刺,鐵心片剪切時(shí)形成的毛刺等,。均會(huì)造成電場(chǎng)集中,,使場(chǎng)強(qiáng)成倍增加。
4.4雜質(zhì)
在變壓器復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)中,,油所承受的電場(chǎng)較高,,而油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)低,這決定了變壓器絕緣中薄弱部分是油隙,。而油中若含有的雜質(zhì),,如金屬和非金屬顆粒、含水量,、含氣量等,,會(huì)使油中電場(chǎng)發(fā)生畸變。
5.變壓器局部放電故障的檢測(cè)
5.1局部放電的檢測(cè)意義
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了變壓器工頻耐壓試驗(yàn),、雷電沖擊試驗(yàn)和操作沖擊試驗(yàn)等絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目,。但是,這些絕緣試驗(yàn)與變壓器長(zhǎng)期工作電壓對(duì)變壓器的作用之間并沒(méi)有固定的內(nèi)在,,長(zhǎng)期工作電壓對(duì)變壓器的影響較各種過(guò)電壓對(duì)變壓器的影響更為嚴(yán)重和重要,。所以,局部放電檢測(cè)是考查變壓器在長(zhǎng)期工作電壓作用下能否安全可靠運(yùn)行的重要測(cè)試手段,。
5.2局部放電的檢測(cè)目的
(1)驗(yàn)證在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)電壓和時(shí)間內(nèi)變壓器的局部放電量是否符合標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件要求,。
(2)當(dāng)變壓器局部放電量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件規(guī)定時(shí),,通過(guò)對(duì)局部放電產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和定位,然后加以排除,。
(3)測(cè)量變壓器的起始和終止放電電壓,,即施加電壓上升時(shí)初出現(xiàn)局部放電的低放電電壓和施加電壓下降時(shí)后消失局部放電的高放電電壓。
5.3局部放電的檢測(cè)方法
變壓器局部放電的檢測(cè)方法可分為電氣法和非電氣法兩大類(lèi),。電氣法中有脈沖電流法,、介質(zhì)損耗法和電磁輻射法。非電氣法中有聲波法,、測(cè)光法,、測(cè)熱法和物理化學(xué)法。
(1)電氣法,。利用示波儀或無(wú)線(xiàn)電干擾儀,,查找放電的特征波形或無(wú)線(xiàn)電干擾程度。
(2)超聲波測(cè)法,。檢測(cè)放電中出現(xiàn)的聲波,,并把聲波變換為電信號(hào),錄在磁帶上進(jìn)行分析,,利用電信號(hào)和聲信號(hào)的傳遞時(shí)間差異,,可求得探測(cè)點(diǎn)到放電點(diǎn)的距離。
(3)化學(xué)測(cè)法,。檢測(cè)油中各種溶解氣體的含量及增減變化規(guī)律,。該測(cè)試法可發(fā)現(xiàn)油中的組成、比例以及數(shù)量的變化,,從而判定有無(wú)局部放電(或局部過(guò)熱),。
電氣法的靈敏度較非電氣法高,所以,,一般多采用電氣法,。在電氣法中采用多的是脈沖電流法。在非電氣法中,,常采用聲波(超聲波)法,,尤其是聲波法多用來(lái)對(duì)局部放電源進(jìn)行定位。
此外,,近年來(lái)還研制出局部放電在線(xiàn)檢測(cè)儀,能在變壓器運(yùn)行中進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)局部放電,。
6.控制局部放電的措施
(1)變壓器設(shè)計(jì)時(shí)要控制各部分場(chǎng)強(qiáng)在允許的范圍內(nèi),,特別要注意對(duì)高壓引線(xiàn)頭和引線(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的控制。
(2)變壓器在制造過(guò)程中特別要注意器身中各部件的清潔度,,決不允許帶入任何金屬異物,。
(3)裝配前對(duì)焊接件,、金屬件要*清理加工過(guò)程中所殘留的異物、雜物,。注意在總裝過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬異物的收集與清理,。
(4)絕緣材料的使用要有選擇,禁用環(huán)氧玻璃布板和其相似介電系數(shù)的材料,,避免使用在真空處理時(shí)無(wú)法排出氣體的絕緣材料,。
(5)變壓器真空注油時(shí)應(yīng)保證真空度達(dá)到工藝要求,抽真空和靜放時(shí)間要足夠長(zhǎng),,確保變壓器所有部件被油浸透,。
7.結(jié)束語(yǔ)
為防止局部放電的發(fā)生,制造商應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),;精心加工,,提高材料純凈度,嚴(yán)格處理各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量,。運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)變壓器維護(hù),、監(jiān)測(cè)等工作,以有效地防止變壓器局部放電的發(fā)生,。
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