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变压器局部放电的定义

发布时间:2018-08-30 09:00:00人气:10

  国标 GB/T 7354 对局部放电的定义是:导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电,这种放电可以在导体附近发生,也可以远离导体。简单说就是绝缘的某个局部先扛不住电应力击穿了,但还没形成贯穿性的通道,所以叫「局部」。

  电力变压器在制造过程中多少会留下一些绝缘隐患。比如绝缘纸层间存在气隙,绝缘油里残存的小气泡,绕组尖角、绝缘件边缘的场强集中点,这些地方电场强度一高就容易先放电。如果放电反复发生但周围绝缘还能撑住,绝缘只被部分击穿,那就属于局部放电。表面放电和内部放电是两种典型形态,分别发生在绝缘件表面和内部不同位置。

  局部放电的研究里,放电电晕是一个重要现象,主要发生在气体包围的导体周围,属于不均匀场强下的电离放电。电晕脉冲的典型特征是:负半周 90° 附近等幅值等间隔出现,正半周则幅值大但数量少。这种模式在现场测量中很有辨识度。

  电力变压器局部放电的形式大体分三类:辉光放电属于非脉冲型,火花放电是脉冲型,亚辉光放电则是介于两者之间的过渡形态。绕组内部的局部放电还可能发生在油—纸屏障的油通道、绕组端部、绝缘导线周围的油间隙、纵绝缘的油通道、绝缘纸板边缘的树枝放电等位置,甚至绝缘里渗入的金属异物放电也属于这一类。

  局部放电对变压器绝缘的损伤是累积性的,单次看可能影响不大,但反复发生会逐步侵蚀绝缘,最终导致绝缘击穿。所以变压器出厂前和投运后都要做局部放电检测,目的就是把这种潜在的、缓慢发展的绝缘损伤尽早识别出来,避免运行中出大问题。

  局部放电的检测方法比较多,常见的有脉冲电流法、超声波法、超高频法等。脉冲电流法是国标 GB/T 7354 推荐的方法,通过检测放电产生的脉冲电流来判断放电强度;超声波法通过贴在变压器外壳上的传感器接收放电产生的声波,定位放电点;超高频法则利用放电辐射的电磁波,灵敏度比较高。

  现场做局部放电检测有几个常见干扰:电网中的电晕干扰、试验回路的接触不良、空间电磁辐射等。区分真实放电和干扰主要看放电图谱的特征——真实放电的图谱有规律,干扰的图谱杂乱无章。一个有经验的试验员通过观察图谱就能大致判断是不是真实放电。

  试验电压的选择对局部放电检测结果影响很大。GB/T 7354 规定试验电压要达到额定电压的 1.3-1.5 倍,在这个电压下绝缘中的隐患才能被激发出来。试验电压太低,真实的局部放电可能不出现,试验电压太高,又可能损伤绝缘。

  变压器出厂前的局部放电试验是一个关键节点。试验合格意味着绝缘状态可控,试验不合格就需要返工或更换部件。我们在现场遇到不少变压器就是因为出厂试验时局部放电不达标被退回去,厂家重新处理绝缘或更换部件后再做试验。所以从质量控制的角度看,出厂试验这一关是变压器能不能出厂的硬门槛。

  运行中的变压器也需要定期做局部放电检测。这是因为局部放电的发展是缓慢的、累积性的,出厂时合格的变压器运行若干年后可能逐渐出现局部放电信号。定期检测能及早发现这种趋势,及时安排检修,避免故障扩大。

  局部放电检测中常用的视在放电量单位是皮库(pC)。国标 GB/T 7354 对不同电压等级变压器的视在放电量有明确的限值要求,试验结果超过限值就要分析原因,必要时返工处理。

  变压器现场做局部放电检测对环境要求比较高。试验现场要远离强电磁干扰源,试验电源最好用隔离变压器供电,试验回路要可靠接地。这些措施都是为了把背景噪声压下去,让真实的局部放电信号能被检测到。

  超声定位是局部放电定位的重要手段。在变压器外壳不同位置布置多个超声波传感器,根据不同位置接收到信号的时间差来推算放电点的空间位置。这种方法在现场故障定位中用得比较多,能帮助检修人员快速找到放电点。

  近年来变压器局部放电检测技术有不少新进展,比如基于光纤的声发射传感器、宽频带电流互感器、基于深度学习的放电模式识别等。这些新方法在现场应用里能提高检测的灵敏度和定位的精度,但成本也相对高一些,目前主要用在重要变压器和科研项目上。

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