局部放电是指发(fā)生在电极(jí)之(zhī)间但并未贯穿电极的放电(diàn),它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷,在高电场强度作用下发(fā)生重复击穿和熄灭的现象(xiàng)。它(tā)表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或属(shǔ)表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。但若电器(qì)设备绝缘在运行电压下不(bú)断出现局部放电(diàn),这些微弱的放电(diàn)将产生累(lèi)积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使(shǐ)局部缺陷扩大,导致整个绝缘击穿。接地电阻测试仪适用于电力、邮电、铁路、通信、矿山等部门(mén)测量各种装置的接地电阻(zǔ)以及测(cè)量低(dī)电阻的导体电阻(zǔ)值
1 变压(yā)器局部放电实验的意义
用传统的(de)绝缘实验方(fāng)法很难发现局部放电缺陷,并且1min交流耐压实(shí)验还会损伤绝(jué)缘,影响设备以后的运行性(xìng)能(néng)。随着电压等级提高(gāo),这个问题更为严重。我国近年来110kV以上的(de)大型变压器事故中50%是属正常运行下发生匝或(huò)段间短路,造成突发事故,原因也是局部放电(diàn)所致。因(yīn)此,测试的局部放电特性是目前预防变(biàn)压器故(gù)障的一种好方法。
2 变压器局部放电试(shì)验的目的
电力变压器主要采用油-纸屏障绝缘,这种(zhǒng)绝缘由电工纸层和绝缘油交错组成。由于大型变压(yā)器结构复杂、绝缘很不均匀。当设(shè)计不当(dāng),造成局部场强过高,工艺不良或外界原因等因素,造成内部缺(quē)陷时,在变压器内必然(rán)会产生局部放电,并逐渐发展,造成变压器损坏。电力内部局部放电主要(yào)以下面几种情况出现(xiàn):
(1)绕组中部(bù)油-纸屏(píng)障(zhàng)绝缘中(zhōng)油通道击(jī)穿;
(2)绕组端部油通(tōng)道击穿;
(3)紧靠着(zhe)绝缘导线和电工纸(引线绝缘、搭接绝(jué)缘、相间绝(jué)缘)的油间隙击穿;
(4)线圈间(匝间、饼间)纵绝缘油通道击穿;
(5)绝缘纸板围屏等的树枝放电;
(6)其他固体绝(jué)缘的爬(pá)电;
(7)绝缘中渗入的其他金属异物放电等。
因此,对已(yǐ)出厂的变(biàn)压器,有以下几(jǐ)种情况须进行局部放电试验:
(1)新(xīn)变压器投运前进行局部放电试验(yàn),检(jiǎn)查变压器出厂后在运输、安(ān)装过程中有(yǒu)无绝缘损伤。
(2)对(duì)大修或改造后的变压器进行局部放电(diàn)试验,以判断修理后的绝缘(yuán)情况。
(3)对(duì)运行中怀疑有绝缘故障的变(biàn)压器作进一步的定性诊断,例(lì)如(rú)油中气体色谱分析有放电性故障(zhàng),以及(jí)涉及到绝缘其他异常情况。
(4)作为预防性试验项目或在线检测内容,监测变压器运行中绝缘情况。
3 变压器(qì)局部放电的发展
变(biàn)压器局(jú)部(bù)放电测量作为一种检查变压器内部绝(jué)缘由于场强(qiáng)集中或(huò)其他原因造成电场畸变或局(jú)部场(chǎng)强过高而引起(qǐ)的油中或绝缘中放电(diàn)的有(yǒu)效手段,已逐渐被人们认可。并将这种要求逐渐有高电压产品推广至较低(dī)电(diàn)压产品,这一要求也被写入变压器标准中,且允许的视在放电(diàn)量也在下降,变压器新标(biāo)准中(zhōng)GB 1094.3-2003中规(guī)定,变压器110kV级及以上的变(biàn)压器都要进行局部放电测量,局部放电试验不但进行长时间局部放电试验还要进行短时间感应耐压时的(de)局部放(fàng)电测量,而且变(biàn)压器协议中要求局部放电(diàn)量都是小于100pC逐步下降至小于500pC,特(tè)别是500kV变压器由于各部分的(de)场强经过细致计算,制造精度较(jiào)高,工艺(yì)严格,因此局部放电量更低一些,根据各大变(biàn)压器厂总结的经(jīng)验有以下几条:
(1)设(shè)计时要控制各部分场强在允许的(de)范围内,特别要注(zhù)意对高压引线头和引线(xiàn)电场强度的控制。采(cǎi)用电气屏蔽法可有(yǒu)效的降低局部放电量(注意:金属屏蔽材料与(yǔ)电(diàn)缆引线或绕组出(chū)头接触良好,不允许(xǔ)屏蔽处(chù)存在悬浮电位)。
(2)制造过(guò)程中特别要(yào)注意器身中各部件的清洁度决不允许带入任何金属异物。
(3)装配过程中要注(zhù)意各(gè)个附件(jiàn)的清洁度,对外构件要严(yán)格检(jiǎn)查,对自(zì)加工的零(líng)件也必须做到干(gàn)净(jìng)清洁,特别是焊接件、金工件要彻底清理加工过(guò)程中所残(cán)留的异物、杂物,也要注意在总装(zhuāng)过程(chéng)中所产生的金属异物的收集与清理(lǐ)。
(4)绝缘材料的使用要有(yǒu)选择,在高电场中忌(jì)用环氧玻璃布板和其他介电系数的材料,还要避免使用在真空处理时无法排出气体的绝(jué)缘制品。
(5)变压器真空注油是时应保证真空度达到工艺要求:抽真空和静放时间要足够长,确保变压器所有部件被油(yóu)浸透。
4 测量中的干扰信号分析
变压器进行局部放(fàng)试验时(shí),对(duì)测量的结果需要综合的分析和判断。首先判断放电(diàn)信号的来源,是来自变压器内(nèi)部还是外部,尽可能的排(pái)除和抑制干扰信号(hào)对局部放电测量的影响。
测量局(jú)部放电时(shí)干扰信号可分为两类:
试验回(huí)路未接通时(shí)产生的干扰,这类干扰在视品回路还未接通时就(jiù)有:例如由于(yú)其它回路(lù)操(cāo)作(zuò)、整(zhěng)流(liú)子电机、附近高压无线电波、电焊,供电(diàn)网络中可控硅等元件所引起,也包括测量仪器(qì)本身固(gù)有的噪音,这类干(gàn)扰也可能(néng)发生在电(diàn)源接上但零(líng)电压时。
试验回路通电时产生的干扰,仅在回路通电时产生,但不是有试品产生的这些干扰往往随电压增加而(ér)增加。它们可以包括例如:试验变压器中局部放电。高压引(yǐn)线的(de)局部放电,套管中(zhōng)的局部放电,(如果不是检测对象的部件)或者(zhě)邻近物体接地不(bú)良而产生的放电。干扰也可能有高压区(qū)域内连接不良引起,既有屏蔽和其他在试验时与屏蔽相连接的高压导体间(jiān)的火花放(fàng)电所引(yǐn)起。干扰(rǎo)也可能在测量仪(yí)器频(pín)带宽度内的试验(yàn)电压高(gāo)次谐(xié)波所引起的(de),干扰也(yě)可以来(lái)自低压电源侧(cè)局部放电或触头间的(de)火花,这种干扰经试验变压器或其它联结进入测(cè)量回路。
5 变压器产生(shēng)局部放电的几种典型(xíng)结构及因素(sù):
引线:变压器绝缘结构(gòu)中,引线布置是很多的。引线与引线之间的电(diàn)场分布是极不均(jun1)匀的。两根半径相同的(de)引线互相(xiàng)平行和垂直时其大电场强度均出现在两根引线表面处。相同条件下(忽略外包绝缘层)两根(gēn)引(yǐn)线相互垂直比平等布置的大电场强(qiáng)度高出10%左右,高压(yā)绕组首(shǒu)端(duān)引出线对箱壁以及对其外部的调压绕组,也是电(diàn)场集中易产生局部放电的区域。
端部绝缘机构:超高压电力变压器端部绝缘(yuán)结构中通常在绕组端(duān)部防(fáng)治静电环,一方面改善绕组冲击电压分布,另一方(fāng)面作为屏蔽均匀端部电场。但静电环与端圈间(jiān)形成的楔形油隙(亦称油(yóu)楔)为电场集中区域。"油楔"与大电场强度与绕组主绝缘距离(lí),端(duān)部绝缘距离(lí),静电环曲率半径及(jí)绝缘(yuán)厚度有关。
变压器中突出(chū)的金属电(diàn)极表面,如油箱内壁的焊接缝及附着在其上的焊渣,引线焊接时留下的尖角毛刺。铁心柱边角基铁心片剪切时(shí)形成的毛刺等。均会造(zào)成电场集中,是(shì)场强成倍增(zēng)加,(不论电极是带(dài)电还是接地)。对在(zài)制(zhì)造(zào)过程中形成的尖(jiān)角毛刺进(jìn)行磨光(guāng)处(chù)理。
杂质(zhì):在(zài)变压器绝缘结(jié)构中与低压(yā)板(bǎn)相比(bǐ)油的(de)介点常数低。在复合绝缘(yuán)结构中,油所承受的电场较高,而(ér)三种(zhǒng)绝缘材料中油(yóu)的击穿场强是低的,这决(jué)定了变(biàn)压器绝缘中薄(báo)部分是油隙,油中含有杂质如金(jīn)属和非金属(shǔ)颗粒、含水量、含气(qì)量等,会使油中电场(chǎng)发生畸变(biàn)。
变(biàn)压器局部放电绝大多数是在高电压高电场(chǎng)部位(wèi)产生(shēng),可以(yǐ)根(gēn)据局放(fàng)观测到的(de)放(fàng)电图谱、放电的起始电压和熄(xī)灭电压放电量随时间的变化这(zhè)些特征来判断放电(diàn)性质(zhì)。可以使用电气定位法判断产生局部放电的电气位置。
6 变压器局部放电试验接线方式
局部放电试验(yàn)时被试绕(rào)组中的(de)中性点端子应接地,如为三角形连接应将其一端子接地,一台(tái)三相变压器,用单相连接(jiē)的方式逐(zhú)相的将(jiāng)电压加在线端进行试验(yàn)。