大型電力變壓器產(chǎn)生局部放電的關(guān)鍵因素試驗(yàn)局放培訓(xùn)教材

1、大型電力變壓器產(chǎn)生局部放電的關(guān)鍵因素1 概述根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，110kv及以上大型電力變壓器要做局部放電試驗(yàn),現(xiàn)在合同要求變壓器高中壓局放量小于100pc。局部放電對(duì)絕緣的影響，一是放電質(zhì)點(diǎn)對(duì)絕緣的直接轟擊造成局部絕緣破壞，逐步發(fā)展使絕緣擊穿；二是絕緣內(nèi)部的局部放電雖然不形成貫穿性通道，但放電產(chǎn)生的熱，使介質(zhì)出現(xiàn)局部的溫度升高，甚至碳化。由于放電的電解作用，會(huì)產(chǎn)生臭氧、一氧化氮等一些活性氣體，使局部絕緣受到腐蝕，逐漸造成絕緣的損傷，最后導(dǎo)致熱擊穿。通常，電氣絕緣的破壞或局部老化，多是從局部放電開(kāi)始的，所以，局部放電的危害性是使變壓器絕緣壽命降低，影響變壓器的安全運(yùn)行。2 什么是局部放電：對(duì)于變

2、壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，可能存在著一些絕緣弱點(diǎn)，它在一定的外施電壓作用下會(huì)首先發(fā)生放電，但并不隨即形成整個(gè)絕緣貫穿性擊穿。這種只限于絕緣局部位置（弱點(diǎn)）處的放電就叫局部放電。 局部放電試驗(yàn)的目的：就是考核變壓器在長(zhǎng)期工作電壓作用下，其產(chǎn)品絕緣能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行的性能，發(fā)現(xiàn)變壓器結(jié)構(gòu)和制造工藝的缺陷。如：（1）絕緣結(jié)構(gòu)中局部電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，可能是局部絕緣（如油隙或固體絕緣）擊穿或沿固體絕緣表面放電；（2）絕緣混入雜質(zhì)或局部帶有缺陷；如絕緣紙筒、層壓紙板、層壓木板等，由于熱壓干燥工藝處理不好，就會(huì)在其內(nèi)部形成空腔，當(dāng)浸油以后，變壓器油往往不能浸入此空腔，從而形成了氣穴。如果浸入的變壓器油處理不好時(shí)，油中會(huì)有氣

3、泡存在，同時(shí)存在著水分和雜質(zhì)，在電場(chǎng)的作用下，雜質(zhì)會(huì)形成“小橋“，泄漏電流的通過(guò)會(huì)使該處發(fā)熱嚴(yán)重，促使水分汽化，形成氣泡；同時(shí)也會(huì)使該處的油發(fā)生分解產(chǎn)生氣體。絕緣內(nèi)部存在的這些氣穴（氣泡），其介電常數(shù)比絕緣材料的介電常數(shù)要小，所以氣穴上承受的電場(chǎng)強(qiáng)度比鄰近的絕緣材料上的電場(chǎng)強(qiáng)度要高。氣體（特別是空氣）的絕緣強(qiáng)度卻比絕緣材料低。這樣，當(dāng)外施電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，絕緣內(nèi)所含氣穴上的場(chǎng)強(qiáng)就會(huì)先達(dá)到使之擊穿的程度，從而氣穴先發(fā)生放電。（3）金屬部件有尖角；尖端放電。（4）產(chǎn)品內(nèi)部金屬接地部件之間、導(dǎo)電體之間電氣聯(lián)接不良等，以便消除這些缺陷，防止局部放電對(duì)絕緣造成破壞。3 局部放電產(chǎn)生的關(guān)鍵因素產(chǎn)生局部放

4、電的環(huán)節(jié)，一般是在電場(chǎng)集中和絕緣薄弱的部位。影響局部放電的因素很多，綜合起來(lái)主要有三點(diǎn)：(1) 絕緣材料的材質(zhì)； (2) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的絕緣結(jié)構(gòu)；（沒(méi)有多大問(wèn)題）(3) 生產(chǎn)加工制造工藝精細(xì)化程度。從試驗(yàn)角度分析產(chǎn)生局部放電的原因和部位，引起局部放電的關(guān)鍵因素有五個(gè)方面： (1)導(dǎo)電體和非導(dǎo)電體的尖角毛刺；(2)固體絕緣的空穴和縫隙中的空穴及油中的微量氣泡；（3）在高電場(chǎng)下產(chǎn)生懸浮電位的金屬物；(4) 絕緣體表面的灰塵、臟污和異物。(5) 絕緣干燥處理不好及表面受潮。上述關(guān)鍵因素應(yīng)從設(shè)計(jì)、工藝、操作及管理等方面采取措施，嚴(yán)格控制。4 根據(jù)試驗(yàn)分析減少局部放電量應(yīng)該重點(diǎn)控制部件和措施4.1 絕緣件

5、制造絕緣件要選擇性能好、質(zhì)量高的絕緣板材。有的生產(chǎn)廠家因生產(chǎn)質(zhì)量不高，在絕緣板材中?；煊薪饘佼愇?，應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)。如沈變廠在前幾年檢驗(yàn)加工購(gòu)入的40mm厚的層壓紙板時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)過(guò)裁紙刀片和鋼釘。在購(gòu)入的1.0-3.0mm厚的絕緣紙板上，也時(shí)常發(fā)現(xiàn)金屬亮點(diǎn)和米粒大小的金屬物。這些金屬物在高電場(chǎng)作用下最容易產(chǎn)生樹枝狀放電。目前，各制造廠已在500kv變壓器產(chǎn)品上全部采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口(魏德曼)紙板； 絕緣件制造應(yīng)無(wú)楞角和飛邊毛刺。所有的絕緣板或絕緣塊的楞角應(yīng)倒圓。燕尾墊塊倒楞后如圖1所示。 圖1 燕尾墊塊楞角倒圓外形 目前，絕緣裝配用的絕緣壓板和鐵軛墊塊均采用電工層壓木板和層壓紙板制作。層壓木板的層間有拼接縫

6、隙，真空干燥時(shí)層間時(shí)有開(kāi)裂或起鼓現(xiàn)象，在層間形成空穴，如圖2所示。 設(shè)計(jì)時(shí)，最好選用絕緣層壓紙板。為便于器身真空處理時(shí)水蒸氣的逸出，在電氣性能允許的情況下，應(yīng)在較厚、較大的絕緣壓板和鐵軛墊塊上設(shè)置直徑8-lomm的排氣孔及8-15mm寬、5-lomm深的油路通道，如圖3所示。 所有加工的絕緣件應(yīng)清潔，無(wú)金屬粉塵和灰塵，并用絕緣紙包扎好存放。4.2 靜電板及引線 制作靜電板時(shí)其引出線的焊點(diǎn)必須牢固可靠，以防開(kāi)焊引起懸浮電位。焊點(diǎn)的表面要處理光滑，屏蔽包扎要緊實(shí)。此部位是場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高處，必須圓滑處理。直徑過(guò)大的靜電板搬運(yùn)時(shí)要采取防護(hù)措施，以防變形損傷屏蔽。 變壓器的高壓引線及分接線用電纜線?？刂埔€的

7、關(guān)鍵是消除尖角毛刺。引線包扎前要將電纜線的斷股線頭焊牢或?qū)喙删€頭插入電纜線內(nèi)。絕緣包扎完畢，外表再包一層皺紋紙以防搬運(yùn)時(shí)或操作時(shí)將引線弄臟。 用銅管制作的低壓引線，應(yīng)將銅管內(nèi)的金屬屑、金屬粉塵及臟物清除干凈。4.3 繞組 繞組本身在正常情況下不會(huì)發(fā)生局部放電現(xiàn)象。但也有例外，如導(dǎo)線上有毛刺，燕尾墊塊及內(nèi)撐條等絕緣件內(nèi)有金屬雜物、漆瘤、氣穴，也會(huì)發(fā)生局部放電（2007年有幾臺(tái)內(nèi)撐條有漆瘤、氣穴）。繞組繞制時(shí)，首先要嚴(yán)格控制導(dǎo)線的質(zhì)量，繞制幅向要緊實(shí)，要防止導(dǎo)線扭曲及匝絕緣破損。繞組內(nèi)部導(dǎo)線的焊接頭要牢固、平整、無(wú)尖角毛刺。處理焊頭時(shí)要防止金屬粉塵飛濺到繞組上。導(dǎo)線的換位及出頭處撾彎要用專用工具

8、，要防止出現(xiàn)硬彎或直角彎。繞組出頭處的屏蔽要牢固、緊實(shí)、圓滑。單柱繞組壓裝后，要檢查繞組內(nèi)徑側(cè)撐條及換位處有無(wú)匝絕緣損傷。繞組存放要采取防塵措施。4.4 鐵心裝配鐵心疊裝時(shí)，硅鋼片應(yīng)清潔，無(wú)灰塵和臟污痕跡。要防止剪切時(shí)的“小三角片”疊如鐵心內(nèi)。（聊城電廠37萬(wàn)變） 鐵心裝配完畢后應(yīng)緊實(shí)。測(cè)量鐵心對(duì)夾件及鐵心油道間絕緣，絕緣應(yīng)良好。所有緊固件應(yīng)牢固，禁止有產(chǎn)生懸浮電位的金屬物，確保鐵心一點(diǎn)接地良好。夾件裝配前所有絲孔應(yīng)重新有專人攻一遍，清除絲紋、毛刺，避免進(jìn)入變壓器器身內(nèi)部。4.5 油箱及附件 油箱、升高座的內(nèi)壁及夾件肢板嚴(yán)禁有尖角毛刺、金屬顆粒。為使地電極的電場(chǎng)均勻，應(yīng)將夾件肢板的楞角加工打磨

9、或倒圓，油箱和升高座內(nèi)壁的焊線應(yīng)光滑。在電場(chǎng)較高處應(yīng)采取屏蔽措施，如圖4示 為防止變壓器在總裝時(shí)有產(chǎn)生懸浮電位的金屬件，油箱磁屏蔽接地應(yīng)可靠。各金屬件相互連接的部位應(yīng)不涂漆，即鐵心夾件與上橫梁的接觸面、鐵心拉板與心柱地屏連線端子的接觸面、夾件肢板與鋼螺栓的接觸面皆不涂漆，如圖5所示。 油箱上的儲(chǔ)油柜、主聯(lián)管進(jìn)入總裝要清理干凈焊渣、異物，防止放油時(shí)異物進(jìn)入器身內(nèi)部，發(fā)生局部放電，（有幾臺(tái)疑似此類現(xiàn)象）。與氣體繼電器連接一側(cè)應(yīng)略高一些，應(yīng)有一個(gè)坡度，保證排氣暢通。升高座、散熱器等附件應(yīng)設(shè)有放氣塞。4.6 絕緣裝配 絕緣裝配時(shí)應(yīng)保證絕緣件、鐵心、繞組等有關(guān)零部件的清潔，不得有金屬粉塵、灰塵及臟污痕跡

10、。 繞組套裝前應(yīng)將導(dǎo)線理順平直，屏蔽搭接必須牢固可靠，包扎后應(yīng)緊實(shí)、圓滑。拆卸鐵心上橫梁、側(cè)梁及夾件時(shí)應(yīng)除凈金屬鐵屑。復(fù)裝時(shí)必須用c形卡子將鐵軛夾緊，以防金屬緊固件受力產(chǎn)生鐵屑。絕緣裝配完畢后，檢查鐵心接地片和心柱地屏連線，不得有松動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)量鐵心對(duì)夾件及油道間絕緣應(yīng)良好。所有金屬緊固件連接必須牢固可靠，以防產(chǎn)生懸浮電位。4.7 引線裝配 引線裝配最重要的是控制引線接頭及屏蔽質(zhì)量。目前，高壓引線及調(diào)壓分接線已全部采用冷壓端子連接。低壓引線由銅排或銅管制作，用螺栓連接。用冷壓端子連接引線時(shí)，應(yīng)將冷壓端子上的排氣孔朝上，導(dǎo)線要理順平直，要保證導(dǎo)線插入端子內(nèi)的深度。對(duì)于端子內(nèi)的空隙要用不同規(guī)格的扁銅

11、線或圓銅線填充。套筒式冷壓端子與引線連接見(jiàn)圖6。填充的導(dǎo)線要求平直，有一端應(yīng)倒圓。倒圓的一端在填充的外側(cè)，填充率應(yīng)達(dá)90以上。冷壓后，引線連接必須牢固可靠。 屏蔽時(shí)應(yīng)將多股導(dǎo)線及冷壓端子的空穴用鋁箔填充飽滿。為避免屏蔽表面出現(xiàn)小的皺褶及尖角等缺陷，屏蔽后要用薄紙板進(jìn)行圓整或用圓棒碾平，使屏蔽達(dá)到緊實(shí)、圓滑。4.8 總裝配 變壓器總裝配前，要對(duì)器身進(jìn)行真空處理，其目的是除去器身絕緣件中的水分，增加絕緣電阻，提高電氣強(qiáng)度。器身處理時(shí)，真空殘壓應(yīng)控制在133h以下，對(duì)500kv產(chǎn)品，其值應(yīng)控制在67pa以下。器身出爐后，為防止絕緣受潮，應(yīng)在工藝規(guī)定暴露時(shí)間內(nèi)（4h）完成扣罩裝配。抽真空注油及器身浸油

12、后總裝時(shí)，要檢查所有引線的根部絕緣，應(yīng)無(wú)破損。所有緊固件不得松動(dòng)，不得有懸浮電位的金屬件。要防止外購(gòu)件、配套件的灰塵、雜物及臟污進(jìn)入變壓器內(nèi)。因?yàn)檫@些灰塵臟物在高電場(chǎng)下容易極化，使電場(chǎng)發(fā)生畸變，并構(gòu)成“小橋”，形成泄漏通道，增加泄漏電流，最后將這通道擊穿而造成短路。 安裝高壓套管時(shí)，引線的斜梢必須進(jìn)入均壓球內(nèi)。變壓器成品抽真空及靜放是排除油中氣泡的關(guān)鍵。破除真空時(shí)必須有干燥熱空氣熱（交換器）或干燥硅膠封閉在進(jìn)氣處，避免潮氣進(jìn)入。為使變壓器油中氣泡及時(shí)排除，變壓器在靜放期間，要按照規(guī)定時(shí)間對(duì)變壓器主體、有載開(kāi)關(guān)、升高座、散熱器及套管等部位進(jìn)行放氣。4.9 試驗(yàn) 變壓器靜放96h即可進(jìn)行局放試驗(yàn)。試驗(yàn)前對(duì)變壓器主體、有載開(kāi)關(guān)、升高座、套管及散熱器等部位放氣，放氣時(shí)應(yīng)以溢油為準(zhǔn)。 局放試驗(yàn)時(shí)，變壓器必須牢固接地，不得有懸浮電位的金屬件。為防止