葉 濤 楊建中 劉拴勝 夏洪剛 宦 鈞 張 鵬 安盛東 肖擁軍 汪天星

1.烏蘭察布電業(yè)局 內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；2.北京國(guó)電迪揚(yáng)電氣公司 北京 100102

一、引言

近年來(lái)，隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，高頻局放和超聲波局放檢測(cè)和定位已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的變壓器。

要在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確地檢測(cè)出有效的變壓器局部放電信號(hào)，首先應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室研究變壓器的常見(jiàn)的放電模型，并研究局放特性和缺陷類(lèi)型之間的關(guān)系。

二、變壓器缺陷

運(yùn)行中的變壓器如果存在局部放電，變壓器的絕緣系統(tǒng)必然存在缺陷，主要缺陷如下：

1.絕緣脫層。

2.氣泡。高含濕量和高熱、高場(chǎng)強(qiáng)結(jié)合在一起可能產(chǎn)生高水蒸氣壓力并“冒氣”，影響紙板和繞組絕緣，此后這種海綿狀材料可能開(kāi)始放電。放電產(chǎn)生的氣體可能形成氣泡和微水滴蒸汽。

3.金屬顆粒。加工過(guò)程中可能遺留自由金屬顆粒，較小的顆粒將被油流吸引，而較大的顆粒將下沉到底部，自由顆粒很容易附著在表面上，例如繞組表面，也可能產(chǎn)生固定金屬顆粒。

4.潮氣。老化過(guò)程可能產(chǎn)生潮氣，潮氣也可能在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)引入，潮氣將通過(guò)一些方式影響放電的開(kāi)始和熄滅。

5.不良的連接。“不良的連接”具有固定的擊穿電壓(UBD)。因而在電壓的上升沿導(dǎo)致放電，靜電充電將使局部電荷沉積加重，從而導(dǎo)致場(chǎng)強(qiáng)增大引起放電。

三、變壓器實(shí)驗(yàn)室放電模型研究

3.1 局放活動(dòng)的例子 對(duì)于油浸變壓器，在對(duì)新設(shè)備或者對(duì)運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間后經(jīng)過(guò)改進(jìn)的設(shè)備在工廠進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，可能已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生局放。

3.2 一些放電模型 這里介紹在大多數(shù)情況下所用的同樣電極系統(tǒng)：電極為球-板電極，標(biāo)準(zhǔn)3毫米厚的壓制紙板夾在電極之間，如圖1所示。

3.2.1 火花放電 火花放電的存在是個(gè)潛在危險(xiǎn)，因?yàn)楦咚降木址拍芰靠梢砸鸾^緣燃燒，也可能產(chǎn)生氣泡。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，三塊壓制紙板疊加在一起放在球-板電極布置之間，持續(xù)時(shí)間30分鐘。試樣在沒(méi)有油的情況下在電場(chǎng)強(qiáng)度4kV/mm(rms)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這個(gè)場(chǎng)強(qiáng)水平是可以與實(shí)際的設(shè)計(jì)工作場(chǎng)強(qiáng)(對(duì)于紙3-4.5kV/mm，對(duì)于油3kV/mm)相比擬的。

3.2.2 痕跡 把兩塊壓制紙板夾在電極之間，底下的壓制紙板是新的，而上面的一塊有燒痕標(biāo)記(由以前的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生)，試樣在沒(méi)有油的情況下承受4kV/mm(rms)場(chǎng)強(qiáng)，其放電活動(dòng)非常低，重復(fù)率＜20脈沖/秒，放電量＜30pC。然而，有時(shí)能看到變化很大(幾千pC)但時(shí)斷時(shí)續(xù)的局放信號(hào)。

然后輕微調(diào)節(jié)壓制紙板，使有燒痕標(biāo)記的部分與高壓電極接觸，在2.7kV/mm的很低場(chǎng)強(qiáng)下得到放電量1200pC的大局放活動(dòng)。重復(fù)率也一直很高(～4000pps)，而且，在正半周出現(xiàn)大量放電。

3.2.3 小金屬顆粒污染 如果有多個(gè)顆粒，則放電活動(dòng)更大，而且顆粒之間也有明顯的相互影響，請(qǐng)見(jiàn)圖2。

模擬更多顆粒時(shí)，采用從其它變壓器提取的少量污染油，把它注入到油楔，并在起始場(chǎng)強(qiáng)3.7 kV/mm(rms)下進(jìn)行試驗(yàn)。這個(gè)試樣含有來(lái)自變壓器冷卻導(dǎo)管磨損的微觀金屬顆粒，記錄的放電達(dá)到170 pC。局放活動(dòng)限制在接近高壓峰值的相當(dāng)小的窗口。

3.2.4 濕氣 在浸油材料中經(jīng)常存在濕氣，采用的未經(jīng)干燥處理的壓制紙板，含濕量約4%，樣品在沒(méi)有間隙的情況下，在起始場(chǎng)強(qiáng)8kV/mm(rms)下進(jìn)行試驗(yàn)，這是正常工作場(chǎng)強(qiáng)的二倍。在持續(xù)時(shí)間12分鐘的實(shí)驗(yàn)期間局放活動(dòng)是穩(wěn)定的，記錄的放電量達(dá)到3 nC，中等重復(fù)率(180pps)。在兩個(gè)半周放電量大小相似，但是模式差別很大。

3.2.5 封閉的空腔 試驗(yàn)?zāi)M放電產(chǎn)生的氣泡被周?chē)鷧^(qū)域吸附的情況。放電時(shí)產(chǎn)生的氣泡在空腔中積累，雖然放電模式在試驗(yàn)時(shí)保持相似，但最后放電活動(dòng)的強(qiáng)度很小，最大強(qiáng)度的放電發(fā)生在45°(也發(fā)生在負(fù)半周的225°)。

四、研究總結(jié)

本文介紹了變壓器缺陷以及一些變壓器實(shí)驗(yàn)室局部放電模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室局放模型研究，可以使變壓器檢測(cè)人員掌握變壓器局放特性和缺陷類(lèi)型之間的關(guān)系，更好地完成變壓器局放檢測(cè)。