周利民 沈陽計(jì)量測試院

一、前言

局部放電試驗(yàn)是變壓器試驗(yàn)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是指在外加電壓在電氣設(shè)備中產(chǎn)生的場強(qiáng)，增大到能夠讓絕緣部分區(qū)域發(fā)生放電，然而在放電區(qū)域卻未形成固定放電通道的放電現(xiàn)象。局部放電試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫臋z測變壓器制造過程中的材料性能指標(biāo)以及工藝控制水平和設(shè)計(jì)水平，而且還能夠檢驗(yàn)安裝過程中的工藝控制水平。變壓器設(shè)備質(zhì)量事關(guān)重大，影響深遠(yuǎn)，因此，對(duì)變壓器進(jìn)行現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)非常有必要，這樣能夠正確檢測變壓器的性能指標(biāo)以及有效反應(yīng)變壓器的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)工藝控制水平。當(dāng)前，在我國所有高壓變壓器在出廠時(shí)或投入使用前都必須進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，以此確保變壓器質(zhì)量合格，從而為變壓器的正常投入使用以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供可靠的保障。

二、局部放電試驗(yàn)概述

（一）局部放電介紹

局部放電是指電氣設(shè)備在外加電壓的作用下產(chǎn)生極大的場強(qiáng)，從而使電氣設(shè)備的絕緣區(qū)域發(fā)生放電現(xiàn)象，但是在電氣設(shè)備的放電區(qū)域卻沒有形成放電通道。局部放電現(xiàn)象主要發(fā)生于高壓電器設(shè)備中，例如高壓變壓器中就容易出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，局部放電現(xiàn)象極易對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣部分造成損壞。因此，在高壓變壓器出廠時(shí)或投入使用前必須進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。導(dǎo)致高壓變壓器出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：一是高壓變壓器自身絕緣性能或其他性能指標(biāo)不合格；二是高壓變壓器材質(zhì)有問題或是生產(chǎn)工藝有問題。

（二）局部放電的危害

局部放電的危害主要表現(xiàn)為以下幾方面：一是局部放電會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)過熱情況，從而對(duì)電氣設(shè)備造成損壞；二是局部放電會(huì)產(chǎn)生一系列不良的現(xiàn)象和反應(yīng)，例如化學(xué)反應(yīng)、電脈沖、電磁輻射等，這些不良現(xiàn)象和反應(yīng)將對(duì)周邊環(huán)境和人民群眾的生命健康造成嚴(yán)重危害；三是具備放電極易導(dǎo)致變壓器的絕緣層被擊穿，從而大大的降低變壓器的絕緣性能，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

（三）局部放電試驗(yàn)的意義

對(duì)高壓變壓器進(jìn)行現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)?zāi)軌蛘_檢測變壓器的絕緣性能和其他性能指標(biāo)，同時(shí)還能夠有效反應(yīng)應(yīng)變壓器的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)工藝控制水平。局部放電試驗(yàn)是高壓變壓器試驗(yàn)中的重要環(huán)節(jié)，其具有操作方便、精準(zhǔn)性高、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)，在變壓器檢測中被廣泛應(yīng)用，因此，對(duì)高壓變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)具有非常重要的意義。

三、局部放電試驗(yàn)情況

以某220KV變壓器為例，某220kV變壓器主要技術(shù)條件為：型號(hào)：SFSZ9-180000kVA/20kV。額定容量：180000/180000/90000kVA。額定電壓：220±10×1.25%/117/37kV。絕緣水平：LI950 AC395-LI400AC200/LI480AC200-LI325AC140/LI2 00AC85。技術(shù)協(xié)議要求局部放電測試按GB1094的規(guī)定進(jìn)行，當(dāng)測量電壓為E（1.5Um/3）時(shí)，要求局部放電量保證值：高壓≤100pC，中壓≤100pC。

2018年8月21日，在工廠進(jìn)行的雷電沖擊、感應(yīng)耐壓等絕緣試驗(yàn)通過后，進(jìn)行了局部放電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三相局部放電量均為1000pC左右，超過了技術(shù)協(xié)議的要求。三相放電波形相同，放電量大小不斷變化，類似油中氣泡產(chǎn)生的局部放電。懷疑變壓器油中或絕緣件中存在氣泡，決定溫升試驗(yàn)后再進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。

2018年8月24日，溫升試驗(yàn)結(jié)束待油溫冷卻到環(huán)境溫度后，再次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。三相試驗(yàn)結(jié)果與7月20日基本一致。試驗(yàn)人員通過試驗(yàn)判斷局部放電源在變壓器的高壓首端，于是對(duì)變壓器套管進(jìn)行檢查，將套管油枕的頂部螺栓松開，發(fā)現(xiàn)有氣體快速逸出，檢查另外兩相高壓套管，也有氣體放出。三相高壓套管放氣后，再查中壓套管，沒有放出氣體。為了讓氣體從油中充分逸出，決定再靜放1d。

2018年8月28日，繼續(xù)對(duì)該變壓器的B、C相進(jìn)行試驗(yàn)。按正常局部放電試驗(yàn)回路和加壓程序，并在局部放電試驗(yàn)電壓下延長了試驗(yàn)時(shí)間，結(jié)果兩相局部放電量均小于100pC，B、C相局部放電試驗(yàn)合格。從變壓器上、下部分別取油樣化驗(yàn)，與該產(chǎn)品試驗(yàn)前油化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果正常。試驗(yàn)后對(duì)該變壓器進(jìn)行放油→抽真空→注油→熱油循環(huán)處理。2018年9月5日再次對(duì)A相進(jìn)行局部放電試驗(yàn)：1.5E（12min，20pC）、1.7E（10s，500pC）、1.5E（8min，20pC），中間出現(xiàn)兩次300pC的局部放電信號(hào)，幾秒鐘熄滅，在1.7E、8min后又出現(xiàn)200pC的局部放電信號(hào)，局部放電量逐漸增大，其后的4min內(nèi)增到4400pC，降低試驗(yàn)電壓到0.95E（4200pC），測得局部放電起始電壓為0.95E；局部放電熄滅電壓為0.75E。在此情況下，進(jìn)行超聲定位，在高壓側(cè)箱壁及箱蓋上沒有查到超聲信號(hào)。

2018年9月7日，對(duì)該變壓器A相再次復(fù)試，當(dāng)出現(xiàn)14000pC的局部放電量后，又用超聲定位法測量，結(jié)果在變壓器幾何位置的高壓側(cè)仍然沒有測量到超聲信號(hào)，在變壓器幾何位置的中壓側(cè)測量到超聲信號(hào)，開始對(duì)該變壓器進(jìn)行超聲定位，在定位期間，出現(xiàn)局部放電量在500～1500pC之間，局部放電信號(hào)的波形由較疏變得很密。以變壓器長軸方向?yàn)閄，短軸方向?yàn)閅，采用逼近法測定的局部放電源的坐標(biāo)為：X=2800～3100mm，Y=0～300mm，Z=1900～2180mm。

2018年9月9日，取油樣進(jìn)行色譜分析，結(jié)果表明變壓器油中含有C2H2，用計(jì)算方法進(jìn)行超聲定位，結(jié)果基本上與超聲定位位置相同。在1.5E局部放電試驗(yàn)電壓下進(jìn)行了2h長期局部放電試驗(yàn)。

四、局部放電試驗(yàn)結(jié)果分析

變壓器出廠試驗(yàn)局放量明顯異常，隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，局放量呈明顯增加趨勢，說明變壓器的主絕緣在進(jìn)一步惡化。變壓器起始放電電壓與放電熄滅電壓差異較大，說明引起變壓器局部放電量異常的原因不僅僅是套管絕緣油的含氣量偏大，很有可能還涉及變壓器的固體絕緣。因變壓器局部放電量異常與變壓器出口線段電壓無關(guān)，而與匝電壓直接相關(guān)，可以初步排除變壓器套管、高壓引線對(duì)接地體的幾何距離、均壓球連接等因素對(duì)局部放電異常的影響。引起該變壓器局部放電異常的部位很可能在線圈主絕緣上。從局部放電定位結(jié)果看，該變壓器局部放電異常的部位可能在A相線圈的上部。鑒于該變壓器局部放電量明顯異常，且局部放電試驗(yàn)過程中油中產(chǎn)生了C2H2，必須進(jìn)行吊罩或解體檢查。

五、高壓變壓器局部放電試驗(yàn)中存在的問題及解決措施

（一）變壓器結(jié)構(gòu)存在缺陷及解決措施

變壓器結(jié)構(gòu)存在缺陷會(huì)時(shí)絕緣介質(zhì)中的電場分布不均勻，在局部放電試驗(yàn)時(shí)，放電量表現(xiàn)出很不穩(wěn)定的現(xiàn)象。變壓器結(jié)構(gòu)存在缺陷的解決措施有：進(jìn)行變壓器局部放電試驗(yàn)之前，對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格、仔細(xì)的檢查，以此確保變壓器結(jié)構(gòu)的合理性，并對(duì)變壓器進(jìn)行感應(yīng)耐壓、雷電沖擊等試驗(yàn)，待變壓器通過這些試驗(yàn)后，才能進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。

（二）電暈放電影響及解決措施

在高電壓的情況下變壓器極易發(fā)生電暈現(xiàn)象，在電場作用下，致使高壓變壓器中某些接地不充分的部位產(chǎn)生異常放電，從而對(duì)局部放電試驗(yàn)的放電量檢測結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。電暈放電影響的解決措施：對(duì)高壓變壓器進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保高壓變壓器完全接地，并且屏蔽高壓套管，以此防止由于高電壓而產(chǎn)生電暈現(xiàn)象。