電極之間在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下未貫穿電極的放電現(xiàn)象即局部放電，它在液體絕緣氣泡中、固體絕緣的空穴中或是不同介質(zhì)特性絕緣的分界面上均可能發(fā)生。一般情況下，此種放電的能量是很小的，短時(shí)的存在不會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度造成影響。

但是，如若在電氣設(shè)備絕緣運(yùn)行中不斷出現(xiàn)局部放電，則這些微弱的放電產(chǎn)生累積效應(yīng)，使設(shè)備的絕緣性能逐漸劣化并使局部放電缺陷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊穿。

傳統(tǒng)的絕緣試驗(yàn)方法很難發(fā)現(xiàn)局部放電缺陷，隨著電壓等級(jí)的提高，這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)量，是變壓器絕緣性能評(píng)定的一種有效的方法?，F(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)不僅靈敏、有效地檢測(cè)出了絕緣中的微小缺陷，而且是檢驗(yàn)變壓器能否在工作電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行的手段。

新安裝和大修后的220 kV及以上電壓等級(jí)變壓器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)試驗(yàn)在很大程度上保證了變壓器投入運(yùn)行后的安全穩(wěn)定。

1 試驗(yàn)電源的獲取

如今，局部放電試驗(yàn)常用的電源類型有以下幾種：

1)工頻電源方式

此種加壓方式不易發(fā)現(xiàn)變壓器縱絕緣的局部放電缺陷，但大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，當(dāng)變壓器絕緣內(nèi)部存在較嚴(yán)重的局部放電缺陷時(shí)，通過(guò)這種試驗(yàn)判斷故障、分析絕緣狀況還是有效的，并能得出正確的結(jié)果。此種方式目前已很少用，僅在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不具備其他電源時(shí)，而又認(rèn)為有必要進(jìn)行局部放電試驗(yàn)驗(yàn)證缺陷查找故障的情況下。

2)中頻發(fā)電機(jī)方式

通常由電動(dòng)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)試驗(yàn)所需頻率的電源，具有輸出電壓穩(wěn)定、維護(hù)方便、結(jié)實(shí)耐用、安全性好、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。但設(shè)備的體積大，重量相對(duì)較重，同時(shí)由于發(fā)電機(jī)定子容性電流的助磁作用，在被試品容性負(fù)載較大時(shí)可能引起自激現(xiàn)象，對(duì)補(bǔ)償電抗容量的設(shè)計(jì)要準(zhǔn)確。幾乎所有電壓等級(jí)和容量的變壓器試驗(yàn)均使用發(fā)電機(jī)方式，它是目前應(yīng)用最廣泛的電源方式。

3)變頻電源方式

采用電力半導(dǎo)體變頻電路將50Hz的工頻變換成中頻交變電源。此電路較為復(fù)雜，對(duì)元件參數(shù)要求苛刻，帶無(wú)功負(fù)載能力差，但這種方式的突出優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小，重量輕，運(yùn)輸方便且輸出頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)。因此，它可輸出不同頻率的交流電壓，變頻電源可輸出50Hz交變磁通進(jìn)行退磁，可減小局放試驗(yàn)時(shí)引起的高壓電壓升高和減小沖擊合閘時(shí)保護(hù)動(dòng)作的機(jī)率。

利用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電抗器可使試驗(yàn)回路在接近并聯(lián)諧振工況下工作，所需電源的容量較小，目前常在220kV及以下電壓等級(jí)的變壓器局放試驗(yàn)中使用。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻電源的應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。

2 試驗(yàn)接線

220kV變壓器局部放電試驗(yàn)接線如圖1所示，用變頻電源作為試驗(yàn)電源，供給一臺(tái)多繞組中間變壓器，中間變壓器高壓側(cè)接補(bǔ)償電抗器組，補(bǔ)償高壓變壓器容性無(wú)功，用電容分壓器直接測(cè)量中被試變壓器的輸出電壓，即高壓變壓器低壓電壓值。

圖1 220kV變壓器局部放電試驗(yàn)接線圖

試驗(yàn)時(shí)，預(yù)先將頻率調(diào)節(jié)至100Hz左右；合閘后，升壓至20V左右；然后調(diào)節(jié)頻率，觀察輸出電流的變化。先進(jìn)行“頻率粗調(diào)”，當(dāng)輸出電流減小時(shí)，表明頻率調(diào)節(jié)的方向正確，則按照這個(gè)方向調(diào)節(jié)，在接近試驗(yàn)頻率時(shí)，可以進(jìn)行“頻率細(xì)調(diào)”，直至電流最小，此時(shí)的頻率就是試驗(yàn)頻率。

然后升壓到試驗(yàn)電壓，在升壓過(guò)程中緩慢進(jìn)行，防止電流激增。適當(dāng)時(shí)，可以微調(diào)頻率，接近試驗(yàn)電壓時(shí)，禁止調(diào)節(jié)頻率，防止調(diào)節(jié)頻率時(shí)產(chǎn)生過(guò)高電壓損壞被變壓器。

3 被試變壓器試驗(yàn)參數(shù)

型號(hào)：有載調(diào)壓變壓器 SSZ10-150000/220

額定容量：150000/150000/75000KVA

額定電壓：230±1.25%/121/10.5KV

額定電流：376.5/715.7/4123.9A

額定頻率：50Hz

連接組別：YN/yn0/d11

冷卻方式：ONAN

絕緣水平：h.v.線路端子：SI/LI/AC 750/950/395KV

h.v.中性點(diǎn)端子：LI/AC 400/200KV

m.v.線路端子： LI/AC 480/200KV

m.v.中性點(diǎn)端子：LI/AC 325/140KV

l.v. 線路端子： LI/AC 75/35KV

試驗(yàn)電壓 高壓側(cè)：U1=Um=1.15U=264.5KV

U2=1.1Um/√3=168.0KV

U3=1.5Um/√3=229.1KV

中壓測(cè)：k1=230/121=1.9

U1=264.5/1.9=139.2KV

U2=168.0/1.9=88.4KV

U3=229.1/1.9=120.6KV

低壓側(cè)：k2=230/√3/10.5=12.65

U1=264.5/12.65=20.9KV

U2=168.0/12.65=13.3KV

U3=229.1/12.65=18.1KV

220KV變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局放試驗(yàn)時(shí)，采用變壓器低壓側(cè)單邊加壓方式。

4 現(xiàn)場(chǎng)干擾及抑制措施

4.1 高壓電暈放電干擾

試驗(yàn)過(guò)程中高壓套管端部將有很高的電壓，為防止電暈放電影響測(cè)試結(jié)果，必須對(duì)其進(jìn)行有效的屏蔽。如果高壓引線設(shè)計(jì)不當(dāng)，在引線上的尖端電場(chǎng)集中處也會(huì)出現(xiàn)電暈放電。因此這些引線要用光滑的圓柱形或者直徑足夠大的蛇形管構(gòu)成，以預(yù)防在試驗(yàn)電壓下產(chǎn)生電暈。

4.2 懸浮電位放電引起的干擾

變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)時(shí)，周圍的不接地或虛接地金屬體在施加電壓達(dá)到一定值時(shí)將產(chǎn)生懸浮電位，可能出現(xiàn)懸浮放電現(xiàn)象，干擾局部放電測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證所有試品及儀器接地可靠，設(shè)備接地點(diǎn)不能有生銹或漆膜，接地連接應(yīng)用螺釘壓緊。

4.3 電磁輻射或磁感應(yīng)引起的干擾

靜電或電磁感應(yīng)以及電磁輻射引起的干擾均能被放電試驗(yàn)線路耦合引入而誤認(rèn)為是放電脈沖，所以為消除這些干擾，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)線路加以屏蔽。

4.4 來(lái)自儀器電源的干擾

局部放電測(cè)試儀的電源應(yīng)采取抗干擾措施。通過(guò)隔離變壓器、電容、電感濾波等措施，一般可以有效消除來(lái)自電源的高頻干擾信號(hào)。

4.5 地線干擾

來(lái)自地線的高頻干擾信號(hào)很復(fù)雜也難以消除。長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)告訴我們，局部放電試驗(yàn)回路應(yīng)采用可靠的單點(diǎn)接地，接地線盡量粗，而且要結(jié)成放射狀，避免形成回路和串接方式。此外，局部放電試驗(yàn)電源、局部放電測(cè)試儀的接地要分開(kāi)，必要時(shí)局部放電測(cè)試儀取消接地。

5 實(shí)例分析

目前，變壓器局部放電試驗(yàn)的作用是：1）考核內(nèi)部絕緣情況；2）考核變壓器的工藝；3）考核安裝情況。尤其是新變壓器，絕緣缺陷可能性很小，多數(shù)是安裝問(wèn)題。

下面對(duì)四川資陽(yáng)220kV普安變電站一臺(tái)新安裝后的變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部放電實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析。施加電壓到一定值時(shí)，出現(xiàn)較明顯的放電現(xiàn)象，繼續(xù)加壓，放電量越來(lái)越高。

根據(jù)分析判斷可能試驗(yàn)場(chǎng)周圍有未接地的金屬產(chǎn)生了懸浮電位而出現(xiàn)懸浮放電現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)一電抗器未接地；處理后重新加壓，當(dāng)試驗(yàn)電壓加到0.8UN時(shí)波形顯示出明顯的不規(guī)律的放電現(xiàn)象，分析可能是電源線路太長(zhǎng)，導(dǎo)致回路中有放電；

對(duì)絕緣桿進(jìn)行處理后，重新加壓，接著發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)電壓加到1.1UN時(shí)，波形顯示有偶然性放電且放電量很高；重新對(duì)絕緣桿進(jìn)行處理，將電纜線提起距離地面一定的高度用絕緣膠布拴在絕緣桿上消除電磁干擾；然后重新加壓，經(jīng)處理后，此干擾波消失。

繼續(xù)加壓，當(dāng)試驗(yàn)電壓加到1.5UN時(shí)，波形顯示有局部放電，放電量仍超標(biāo)，依次對(duì)接線中的各裝置進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有任何問(wèn)題，對(duì)變壓器多次加壓，靠近變壓器時(shí)，聽(tīng)到有“嘶嘶嘶”的放電聲音，關(guān)閉照明燈，觀察火花放電部位，發(fā)現(xiàn)放電發(fā)生在變壓器的三個(gè)引出端，分析發(fā)現(xiàn)是由于端帽長(zhǎng)時(shí)間未清理，周圍有灰塵，與引出端口接觸，邊緣產(chǎn)生放電所致。經(jīng)處理，再次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，波形正常，放電量很小，在規(guī)定范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

局部放電可能是由于內(nèi)部絕緣缺陷造成，也有可能是又由于外部一些干擾所引起，所以對(duì)被試變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí)，我們應(yīng)謹(jǐn)慎處理，根據(jù)波形圖仔細(xì)分析，逐步排除由于外部干擾所導(dǎo)致的局部放電，最后做出正確判斷。

如果將內(nèi)部絕緣缺陷誤判為外部干擾所致，在以后變壓器的長(zhǎng)期運(yùn)行中，可能導(dǎo)致變壓器絕緣的進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致整臺(tái)變壓器的報(bào)廢，而將變壓器的外部缺陷誤判為是變壓器的內(nèi)部缺陷，而將變壓器解體，兩者造成的損失都很巨大。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“220 kV變壓器局部放電試驗(yàn)分析”，作者為王士鑫、任小花 等。