于杰，陳瑩

（江蘇靖江互感器股份有限公司，江蘇 泰州 214500）

局部放電是一種由于電場不均勻?qū)е碌漠a(chǎn)品缺陷。局部放電缺陷不會對產(chǎn)品絕緣立即造成影響，通常情況下，不會在短時間內(nèi)形成絕緣擊穿或者爬電。它對絕緣的破壞從局部開始，產(chǎn)生的局部發(fā)熱、帶電粒子的撞擊、活性生成物以及射線等，會損害絕緣材料。它是一個緩慢發(fā)展的過程，發(fā)展嚴(yán)重的絕緣破壞，最終可能導(dǎo)致絕緣擊穿，對運行中的高壓電氣設(shè)備是一種安全隱患。

局部放電是國家電網(wǎng)開關(guān)柜驗收的重要指標(biāo)，國家電網(wǎng)Q/GDW11835-2018《12kV-40.5kV 交流金屬封閉局部放電試驗導(dǎo)則》中規(guī)定：12 ～40.5kV 開關(guān)柜出廠局放試驗1.1Ur下最大允許放電量100pC。因此，開關(guān)柜廠家對對互感器提出了1.1Ur下最大允許放電量10pC 的規(guī)定要求。目前局放問題是支柱式澆注絕緣電流互感器不合格的主要原因，困擾著眾多互感器生產(chǎn)廠家。

文中明確局部放電試驗方法，采取措施排除試驗干擾，結(jié)合35kV 支柱式澆注絕緣電流互感器產(chǎn)品實例，分析了集中典型的局部放電波形和導(dǎo)致的誘因，并提出了解決方案，為生產(chǎn)廠家解決局部放電問題提供了參考依據(jù)。

1 局部放電試驗

本文采用脈沖電流法測量局部放電，建立并聯(lián)法測試回路如圖1。當(dāng)產(chǎn)生一次局部放電時，試品Cx兩端產(chǎn)生一個瞬時的電壓變化U，經(jīng)過耦合電容器Ck耦合到檢測阻抗Zm上，回路中就會產(chǎn)生一脈沖電流i，將脈沖電流i 流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓予以采集，放大和顯示，就能測定局放量。

圖1

采用并聯(lián)法測試回路時，耦合電容Ck為被試品CX與測量阻抗Zm之間提供一條低阻抗通道。低通高壓濾波器Z 可以讓工頻電壓作用到試品上，阻止被測的高頻脈沖溜走或電源的高頻噪聲通過。這種方法非常適合被試品一端接地的情況，同時被試品被擊穿時，不會危及人身和測試系統(tǒng)的安全，是一種安全可靠的測試方法。導(dǎo)致電器設(shè)備局部放電有設(shè)備本身的缺陷、運行狀態(tài)或試驗條件的影響。互感器生產(chǎn)廠家主要從產(chǎn)品本身缺陷改善和完善實驗條件兩個方面考慮解決產(chǎn)品局部放電問題。

2 排除試驗干擾

在局放測試過程中的干擾有兩類：一類是試驗回路未通電時就有的干擾，包括無線電波、附近高壓試驗、電機的電刷和整流設(shè)備等。還有一類是僅在通電后時才產(chǎn)生并隨試驗電壓升高而增加的干擾，例如，電源諧波、引線電暈、導(dǎo)體有懸浮電位引起的放電。為此我們設(shè)計了排除局放測試中最常見的干擾因素。

2.1 全屏蔽實驗室

建立全屏蔽局放試驗室是最有效的抗干擾方法。屏蔽實驗室六面為全屏蔽鋼板結(jié)構(gòu)，具有良好的隔離系統(tǒng)，能有效地防止靜電場、磁場和高頻電磁波的干擾。除硬件干擾外，全屏蔽局放實驗室還通過隔離變壓器和電源濾波等軟件設(shè)計對屏蔽室進行抗干擾設(shè)計。

2.2 試驗導(dǎo)線一次端和接地線

高壓端連接的金屬部件或?qū)w要避免尖端，配置均壓裝置，通?；ジ衅魃a(chǎn)廠家采用屏蔽罩或均壓環(huán)的方式。高壓端電場得到均勻分布，保連接導(dǎo)線對試驗品不形成局部放電。在整個試驗回路采用獨立的一點接地，有效消除接地系統(tǒng)的干擾。同時附近其他接地設(shè)備裝置也應(yīng)該確保良好接地，避免有懸浮電位的產(chǎn)生對試驗回路造成影響。

2.3 試驗區(qū)域設(shè)置

除試驗設(shè)備連接的線路外，試驗區(qū)域附近的大型設(shè)備運行也會對局部放電實驗造成影響。因為其運行時可能會產(chǎn)生間歇性脈沖干擾，通過空間向周圍發(fā)射，形成空間干擾。試驗區(qū)域設(shè)置遠離重型設(shè)備。經(jīng)過以上抗干擾措施后，測試背景局放量僅為0.07pC。局部放電試驗環(huán)境及設(shè)備干擾有效排除。

3 試驗分析

我們以35kV 支柱式澆注絕緣互感器為例，把試品按照圖1 連接試驗電路，開展試驗分析。

3.1 接地不可靠放電

接地不可靠是互感器局部放電試驗的一種常見問題。因為互感器是鐵心及二次繞組通過安裝嵌件連接底板最終接地，如果互感器底板裝配不緊固，會導(dǎo)致互感器接地不良。主要原因是互感器接地嵌件里在生產(chǎn)過程中有樹脂滲漏，底板在安裝時，螺絲可能接觸到絕緣樹脂上，影響了底板安裝螺絲和接地嵌件的連接可靠性。比較常見的接地不可靠波形見圖2，其波形特點是四個點均勻?qū)ΨQ分布放電，通常這種缺陷導(dǎo)致的局部放電量很大，一般可達上千皮庫。

圖2

3.2 外部一次端放電

高壓端一次接線塊有毛刺也是局放試驗不合格的一種常見誘因。當(dāng)局部放電起始電壓和熄滅電壓接近時，例如，35kV 互感器放電起始點45kV，熄滅點44kV。內(nèi)部缺陷被激發(fā)出來后產(chǎn)生局部放電隨著施加電壓的降低很容易熄掉，起始點和熄滅點很接近。這種不合格情況放電量并沒有明顯特點，從幾十皮庫甚至到上千皮庫不等。但是放電波具有明顯特征如圖3，第一象限單獨有放電。

圖3

3.3 內(nèi)部放電

內(nèi)部放電是互感器局放不合格最難解決的問題，澆注體內(nèi)部氣隙、金屬導(dǎo)體的尖端未屏蔽導(dǎo)致場強集中、金屬粉末、焊料殘渣污染、以及偏心等問題都可以導(dǎo)致內(nèi)部電場集中，局部放電。

內(nèi)部放電波形特征為圖4，一般呈上下兩半對稱放電。以35kV 電流互感器為例，起始放電電壓為54kV，熄滅電壓18kV。起始放電電壓很高，熄滅電壓很低，說明產(chǎn)品內(nèi)部缺陷被激發(fā)出來后產(chǎn)生局部放電量，且放電不容易熄滅。輕微缺陷放電量一般不大，通常在50 ～100pC 左右。當(dāng)該種波形放電量很大至幾千皮庫時，可能考慮內(nèi)部絕緣問題，多為內(nèi)部澆注大氣泡或固化異常。

圖4

4 改進措施

4.1 改進產(chǎn)品外部放電

接地不可靠放電和外部一次接線端子放電均屬于互感器的外部放電。接地不可靠的局部放電情況，只需要將底板螺絲拆卸后，用酒精清理干凈澆注體嵌件絲孔內(nèi)的殘留樹脂。保證底板和澆注體嵌件可靠接觸，待自然干燥后安裝后試驗，局放可從上千皮庫下降到幾皮庫，改善效果尤其明顯。產(chǎn)品一次接線端子放電，常見于支柱式澆注絕緣電流互感器。因一次接線塊有毛刺引起，可對一次接線塊邊和角進行打磨處理，局放問題即可改善。

4.2 改進產(chǎn)品內(nèi)部放電

解決產(chǎn)品內(nèi)部放電問題比較復(fù)雜，常見的典型問題有以下幾種。

（1）內(nèi)部有裂痕?；ジ衅鲀?nèi)部由一次繞組、二次繞組、緩沖層三部分組成，由環(huán)氧樹脂澆注成型。一次繞組是由銅帶繞制并包扎緩沖層。因為樹脂的收縮率比金屬的收縮率大很多，如果緩沖層太薄，則達不到緩沖效果，可導(dǎo)致樹脂和一次繞組結(jié)合處樹脂開裂。生產(chǎn)廠家采用皺紋紙半疊兩層，J-30 半疊一層方法進行緩沖包扎。當(dāng)動穩(wěn)定電流大于35kA/3s 時，還需要加包無緯帶、硅橡膠帶半疊一層加強緩沖，防止短時大電流沖擊下樹脂和線圈相結(jié)合處樹脂開裂。

（2）有懸浮金屬顆粒。支柱式澆注絕緣電流互感器內(nèi)部的懸浮金屬顆?？赡馨ê冈?、銅粉末。在線圈器身制作過程中可能使一次繞組、二次繞組屏蔽表面吸附工作臺上的打磨殘渣金屬粉末。焊二次出線時，不小心可能有焊渣滴落器身上，二次出現(xiàn)刮漆膜的過程有可能有飛濺金屬粉末落在器身上。這些細(xì)微的金屬雜質(zhì)吸附在器身屏蔽表面在電場的作用下可能導(dǎo)致金屬上有電位懸浮，從而導(dǎo)致局部放電。解決金屬顆粒污染問題要保證作業(yè)環(huán)境，保持操作工位清潔，焊接時進行有效的物理防護，二次出現(xiàn)刮漆設(shè)備采用安裝防護罩收集刮漆金屬粉末，防止污染線圈。

（3）內(nèi)部有氣泡。支柱式澆注絕緣電流互感器澆注過程中對真空度、溫度、時間都有明確的要求。澆注材料在配料的過程中也會揮發(fā)出氣體，從而導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)有氣泡。氣體在超過其允許承受的電場強度從而產(chǎn)生局部放電。所以真空度、抽真空時間、澆注溫度都影響互感器內(nèi)部質(zhì)量。這需要澆注過程的精準(zhǔn)控制。

（4）導(dǎo)體有尖角毛刺。導(dǎo)體在加工過程中，不可避免產(chǎn)生尖角毛刺。用半導(dǎo)電皺紋紙帶半疊一層包扎的方法可將一次和二次導(dǎo)體的金屬導(dǎo)體上的尖角毛刺屏蔽起來，不產(chǎn)生放電。在包屏蔽的過程要注意半導(dǎo)電皺紋紙帶要包扎平整，不松散、翻邊，特別是一次屏蔽。如果屏蔽作得不光滑，則屏蔽本身的毛刺尖角就會放電。

（5）設(shè)計問題。合理的絕緣厚度設(shè)計，是產(chǎn)品絕緣性能保證的前提。如果設(shè)計主絕緣厚度不夠，則導(dǎo)致局部場強過高，從而導(dǎo)致局放或主絕緣擊穿?；ジ衅鹘^緣結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也會造成絕緣內(nèi)部電場分布不均勻，如果某些部位的電場強度低于絕緣介質(zhì)的起始放電電壓水平，則這些部位就容易發(fā)生局部放電。通常35kV 支柱式澆注絕緣電流互感器主絕緣厚度設(shè)計在18mm 以上。

5 結(jié)語

解決支柱式澆注絕緣電流互感器局放問題，生產(chǎn)廠家除需要從軟硬件設(shè)施上消除干擾因素外，還要根據(jù)放電波形特點判斷放電成因，從而用對應(yīng)的方法解決互感器本身放電問題。支柱式澆注絕緣電流互感器局放性能要靠做好每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)去保證。