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        變壓器局部放電小知識
        [  發(fā)布時間:2020-11-21 14:18:00    信息來源:全德電氣股份  ]

        第一節(jié)   變壓器局放的基礎知識

        1、概述

        根據(jù)國家標準規(guī)定,110kV及以上大型電力變壓器要做局部放電試驗,現(xiàn)在合同要求變壓器高中壓局放量小于100PC。局部放電對絕緣的影響,一是放電質(zhì)點對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行。

        2、什么是局部放電

        對于變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中,可能存在著一些絕緣弱點,它在一定的外施電壓作用下會首先發(fā)生放電,但并不隨即形成整個絕緣貫穿性擊穿。這種只限于絕緣局部位置(弱點)處的放電就叫局部放電。

        局部放電試驗的目的:就是考核變壓器在長期工作電壓作用下,其產(chǎn)品絕緣能否長期安全運行的性能,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)中局部電場強度過高,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,就會在其內(nèi)部形成空腔,當浸油以后,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,油中會有氣泡存在,同時存在著水分和雜質(zhì),在電場的作用下,雜質(zhì)會形成“小橋“,泄漏電流的通過會使該處發(fā)熱嚴重,促使水分汽化,形成氣泡;同時也會使該處的油發(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強度比鄰近的絕緣材料上的電場強度要高。氣體(特別是空氣)的絕緣強度卻比絕緣材料低。這樣,當外施電壓達到一定數(shù)值時,絕緣內(nèi)所含氣穴上的場強就會先達到使之擊穿的程度,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,防止局部放電對絕緣造成破壞。

        3 、局部放電產(chǎn)生的關鍵因素

        產(chǎn)生局部放電的環(huán)節(jié),一般是在電場集中和絕緣薄弱的部位。影響局部放電的因素很多,綜合起來主要有三點:

        (1)    絕緣材料的材質(zhì);

        (2)    產(chǎn)品設計的絕緣結(jié)構(gòu);(沒有多大問題)

        (3)    生產(chǎn)加工制造工藝精細化程度。從試驗角度分析產(chǎn)生局部放電的原因和部位,引起局部放電的關鍵因素有五個方面:①導電體和非導電體的尖角毛刺;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。上述關鍵因素應從設計、工藝、操作及管理等方面采取措施,嚴格控制

        第二節(jié)   器身絕緣中與局放有關的知識

        我廠變壓器常用的絕緣材料有:變壓器油、紙板、成型件以及油紙復合絕緣。油浸式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中所用的主要絕緣材料是變壓器油和絕緣紙,即油紙絕緣結(jié)構(gòu)。變壓器油與絕緣紙相結(jié)合具有很高的耐電強度。比兩者分開單獨的油和紙任何一種材料都高的多,能產(chǎn)生1+1>2的效果。

        在浸油良好的條件下,消除雜質(zhì)程度決定了實際油紙絕緣可能達到的電氣強度,因此實際生產(chǎn)過程的控制具有重要意義。油紙絕緣的缺點是兩者均易被污染,含百分之幾的雜質(zhì)影響就很嚴重,因此,在工藝過程中,盡可能的獲得較純凈的油和紙,并據(jù)此選擇合適的工作場強,保證變壓器絕緣結(jié)構(gòu)可靠性。(強調(diào)凈化,結(jié)合6S工作的開展)

        變壓器生產(chǎn)應在全封閉結(jié)構(gòu)的凈化車間中進行,通風設備安裝空氣過濾裝置;采用煤油汽相干躁設備,該設備投用后可使變壓器器身的清潔度更高,干燥更徹底?;咀龅剑翰话旬愇飵нM器身;生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生異物;運行中不出現(xiàn)新的異物。在插鐵時注意控制鐵軛處硅鋼片摩擦散落的金屬微粒,確保器身的清潔度。

        除非紙完全被油浸透,則紙中會有空氣或其他氣體的空隙。這無疑將使紙的耐電強度降低,此時空隙上所承擔的電壓又比紙上高的多,空隙擊穿并不意味著絕緣的損壞,這部分放電會產(chǎn)生局放的出現(xiàn),會逐步腐蝕絕緣,最終可導致絕緣損壞,因此變壓器的浸油與靜放時間必須嚴格按照工藝文件的要求。

        防局放問題中幾個需要特別關注的問題:

        ①楔形油隙的放電問題。舉例:壓板開裂、墊板開裂、端圈墊塊開裂、引線夾木、段間和匝間的小油隙、線匝與墊塊的接觸處、開裂,極易產(chǎn)生局放。楔形油隙的擊穿強度降低,是絕緣弱點,在較高的電場作用下會首先發(fā)生局放。

        ②局部放電具體發(fā)生的典型部位。在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中按首先出現(xiàn)局放的絕緣介質(zhì),可分為氣泡性及油中放電;而局部放電具體發(fā)生的典型部位又可分為:固體介質(zhì)空穴處、電極尖角處、油隔板絕緣中的油隙、油楔以及油中沿固體介質(zhì)表面處,其中以電極與固體介質(zhì)接觸的介質(zhì)表面處為甚。

        ③關于電位與場強。局部放電起始放電電壓決定于放電部位的局部場強,因此絕緣結(jié)構(gòu)應按場強的概念來確定。在變壓器中可能在各種不同部位上出現(xiàn)較高場強而導致局放,這些部位大多在某些油隙、油楔、空氣隙,有懸浮電位的金屬導體、導體尖角和固體表面上。而較高場強的部位不一定都出現(xiàn)于高電位。低電位或地電位也可能出現(xiàn)較高的場強。即變壓器內(nèi)不但在高電位上可出現(xiàn)局放,在低電位甚至地電位上也可能出現(xiàn)局放。例如地屏的有效可靠接地。例如夾件上的結(jié)構(gòu)件如果倒角不好,與引線之間場強較高,這時候就在夾件上而不是引線上出現(xiàn)局放。

        ④壓板、墊板等結(jié)構(gòu)件中的反局放設計。(1)倒角(2)小浸油孔(3)小的槽(4)大張紙板(5)保證壓力(6)膠的使用,涂抹均勻,防止氣泡。

        ⑤關于靜電板端部。對靜電板端部絕緣的處理要十分細致。該處是場強最高的地方,處理不好,極易發(fā)生局放。要求嚴格按圖紙,對齊,不傷靜電環(huán),保持高度凈化。 ⑥對角環(huán)的處理。可以普遍地認為,凡是有角環(huán)的部位,均認為是絕緣結(jié)構(gòu)中關鍵的部位,要特別慎重對待。角環(huán)的作用一是分割油隙(大油隙變?yōu)樾∮拖叮岣吣碗姀姸龋?,二是增加爬距(降低爬電場強)。角環(huán)放置力求位置準確、保證厚度、服帖到位、不出現(xiàn)鴨脖子現(xiàn)象。設計時要留出壓服余量。⑦關于地屏。地屏是高壓電力變壓器中關鍵的零件之一。起到了改善電極形狀的作用。我廠220及以上的變壓器普遍使用,必不可少。其機理如下:

        空心導體如果腔內(nèi)沒有凈電荷,在外電場達到靜電平衡狀態(tài)時,剩余電荷只能分布在外表面,導體內(nèi)和空腔內(nèi)任何一點處的場強都為零。因此,如果把任一物體放入空心導體的空腔內(nèi),該物體就不受任何外電場的影響。

        導體鐵心放在金屬殼地屏內(nèi),由于靜電感應,在地屏的內(nèi)外表面將出現(xiàn)等量異性感應電荷,地屏的外表面的電荷所產(chǎn)生的電場就會對外界產(chǎn)生影響。

        為了消除影響,可把地屏接地,則外表面的感應電荷因接地而被中和,相應的電場隨之消失。由此可見,對于接地的地屏,外界的電場既不會影響地屏內(nèi)的鐵心,鐵心也不會影響外界的電場。

        上述的理論同樣適用于焊接頭、線圈出頭等的屏蔽,在電力變壓器中被廣泛運用。

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